lista cinetica resolvida

31
RESOLUÇÃO DA LISTA DE EXERCÍCIOS DA TERCEIRA UNIDADE 01) Explique, utilizando a teoria das colisões, em que consiste uma colisão eficaz. Uma colisão eficaz é um choque entre as moléculas dos reagentes que culmina com a formação de produtos. Esta colisão ocorre com as partículas dos reagentes em posição geométrica favorável à formação de produtos e com energia cinética igual ou superior à energia de ativação da reação. Além disso, é necessário que exista uma alta frequência de colisão. 02) Quais são as condições necessárias para que uma reação química possa ocorrer? - Os reagentes devem ser postos em contato; - Deve existir afinidade química entre os reagentes (a variação de energia livre do sistema reacional para a formação de produtos deve ser negativa); - De acordo com a teoria cinética das colisões as moléculas dos reagentes precisam estar orientadas de forma apropriada (geometria favorável) à ocorrência de colisões eficazes. - E a energia cinética das moléculas reagentes que colidem deve ser maior ou igual a energia de ativação da reação. 03) Explique o que é o complexo ativado. É uma estrutura intermediária instável (com ligações parcialmente formadas), composta pela combinação de reagentes em uma reação, que pode prosseguir no sentido de se tranformar em produtos ou se separar para reestabelecer os reagentes. A medida da energia do complexo ativado em relação a energia dos reagentes é a energia de ativação da reação. 04) Explique, de acordo com a teoria das colisões e do estado ativado, por que existem reações que são rápidas e outras lentas.

Upload: lenon-neves

Post on 22-Dec-2015

53 views

Category:

Documents


5 download

DESCRIPTION

lista

TRANSCRIPT

Page 1: Lista Cinetica Resolvida

RESOLUCcedilAtildeO DA LISTA DE EXERCIacuteCIOS DA TERCEIRA UNIDADE

01) Explique utilizando a teoria das colisotildees em que consiste uma colisatildeo eficaz

Uma colisatildeo eficaz eacute um choque entre as moleacuteculas dos reagentes que culmina com a formaccedilatildeo de produtos Esta colisatildeo ocorre com as partiacuteculas dos reagentes em posiccedilatildeo geomeacutetrica favoraacutevel agrave formaccedilatildeo de produtos e com energia cineacutetica igual ou superior agrave energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo Aleacutem disso eacute necessaacuterio que exista uma alta frequecircncia de colisatildeo

02) Quais satildeo as condiccedilotildees necessaacuterias para que uma reaccedilatildeo quiacutemica possa ocorrer

- Os reagentes devem ser postos em contato- Deve existir afinidade quiacutemica entre os reagentes (a variaccedilatildeo de energia livre do sistema reacional para a formaccedilatildeo de produtos deve ser negativa)- De acordo com a teoria cineacutetica das colisotildees as moleacuteculas dos reagentes precisam estar orientadas de forma apropriada (geometria favoraacutevel) agrave ocorrecircncia de colisotildees eficazes- E a energia cineacutetica das moleacuteculas reagentes que colidem deve ser maior ou igual a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo

03) Explique o que eacute o complexo ativado

Eacute uma estrutura intermediaacuteria instaacutevel (com ligaccedilotildees parcialmente formadas) composta pela combinaccedilatildeo de reagentes em uma reaccedilatildeo que pode prosseguir no sentido de se tranformar em produtos ou se separar para reestabelecer os reagentes A medida da energia do complexo ativado em relaccedilatildeo a energia dos reagentes eacute a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo

04) Explique de acordo com a teoria das colisotildees e do estado ativado por que existem reaccedilotildees que satildeo raacutepidas e outras lentas

De acordo com a teoria das colisotildees uma reaccedilatildeo eacute mais lenta ou mais raacutepida dependendo da quantidade de partiacuteculas reagentes com orientaccedilatildeo adequada para a colisatildeo eficaz e com energia cineacutetica igual ou superior a energia de ativaccedilatildeo Quanto maior eacute a fraccedilatildeo das partiacuteculas de reagentes nessas condiccedilotildees mais raacutepida eacute a reaccedilatildeoDe acordo com a teoria do estado ativado a velocidade uma reaccedilatildeo depende da energia de ativaccedilatildeo logo a diminuiccedilatildeo da energia de ativaccedilatildeo ou o aumento do nuacutemero de partiacuteculas com energia cineacutetica maior ou igual a energia de ativaccedilatildeo aumentaraacute a velocidade da reaccedilatildeo Enquanto que o aumento da energia de ativaccedilatildeo ou a diminuiccedilatildeo do nuacutemero de partiacuteculas de reagentes com energia cineacutetica maior ou igual a energia de ativaccedilatildeo a velocidade da reaccedilatildeo seraacute menorUm catalisador aumenta a velocidade da reaccedilatildeo porque diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeoO aumento da superfiacutecie de contato e o aumento na concentraccedilatildeo dos reagentes tornam a reaccedilatildeo mais raacutepida porque aumentam a probabilidade de colisotildees eficazes

05) Alguns medicamentos satildeo apresentados na forma de comprimidos que quando ingeridos se dissolvem lentamente no liacutequido presente no tubo digestoacuterio garantindo um efeito prolongado no

organismo Contudo algumas pessoas por conta proacutepria amassam o comprimido antes de tomaacute-lo Que inconveniente existe nesse procedimento

Aumenta-se a superfiacutecie de contato entre o comprimido e o liacutequido digestivo o que provoca um aumento na velocidade da reaccedilatildeo que acontece e o efeito do remeacutedio se torna mais curto

06) Deduza as equaccedilotildees de

a) 1deg Ordem b) 2deg Ordem c) tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 1deg ordem d) Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2deg ordem

a) 1deg Ordem

Para uma reaccedilatildeo de primeira ordem global A rarr B + C por exemplo a velocidade de desaparecimento do reagente1 eacute dada por

Velocidade de desaparecimento de A = k[A]

Velocidade de desaparecimento de A =

De modo que k[A] =

Organizando a equaccedilatildeo

Podemos integrar a equaccedilatildeo para saber como [A] varia em funccedilatildeo do tempo O tempo inicial da reaccedilatildeo eacute quando os reagentes satildeo colocados em contato e eacute igual a zero

Como o valor de ndashk eacute constante podemos tiraacute-lo da integral

1 A concentraccedilatildeo em molL do reagente A eacute dada por [A]

Como e

rarr

rarr ln [ A ]t=iquest ln [A ]0minuskt iquest

Como rarr

Para acharmos a concentraccedilatildeo de A a qualquer momento

b) 2deg Ordem

Para uma reaccedilatildeo de segunda ordem global A rarr B + C por exemplo a velocidade de desaparecimento do reagente eacute dada por

Velocidade de desaparecimento de A = k[A]2

Velocidade de desaparecimento de A =

De modo que k[A] 2 =

Organizando a equaccedilatildeo

Podemos integrar a equaccedilatildeo para saber como [A] varia em funccedilatildeo do tempo

Equaccedilatildeo de 1ordf ordem

Como o valor de ndashk eacute constante podemos tiraacute-lo da integral

Como e

rarr

multiplicando tudo por (-1)

Isolando [A]t1

[A ]t=kt+ 1

[A ]0

Para acharmos a concentraccedilatildeo de A a qualquer momento c) tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 1deg ordem

A equaccedilatildeo de uma reaccedilatildeo de primeira ordem eacute

Sabemos que a meia vida (t12) de uma reaccedilatildeo eacute o tempo necessaacuterio para que a concentraccedilatildeo de um

reagente caia a metade de seu valor inicial isto eacute no tempo de meia vida

Equaccedilatildeo de 2ordf ordem

Para achar o tempo de meia vida a partir da equaccedilatildeo de primeira ordem substituiacutemos t por t 12 e por

resolvendo o termo em parecircnteses

isolando o t12 como

rarr

c) tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2ordf ordem

A equaccedilatildeo de uma reaccedilatildeo de segunda ordem eacute

Sabemos que a meia vida (t12) de uma reaccedilatildeo eacute o tempo necessaacuterio para que a concentraccedilatildeo de um

reagente caia a metade de seu valor inicial isto eacute no tempo de meia vida

Para achar o tempo de meia vida a partir da equaccedilatildeo de primeira ordem substituiacutemos t por t 12 e por

Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 1ordf ordem

rarr rarr

Isolando o t12

07) Considere a reaccedilatildeo na fase gasosa entre o oacutexido niacutetrico e o bromo a 273 degC 2NO (g) + Br2(g) rarr 2NOBr(g) Os seguintes dados para a taxa inicial de aparecimento de NOBr foram obtidos

a) Determine a lei de taxa b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2 d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

a) Determine a lei de taxa

Sabe-se que a lei de taxa eacute dada pelo produto da constante de velocidade da reaccedilatildeo e das concentraccedilotildees dos reagentes elevadas as ordens desses reagentes na reaccedilatildeo Precisamos descobrir a ordem dos reagentes na reaccedilatildeo

PASSO 1 ndash Definir os reagentes da reaccedilatildeo que se deseja determinar a lei de taxaReagentes circulados na reaccedilatildeo abaixo

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente NO

Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2ordf ordem

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp2

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp2[Br2]y

exp2

Como a constante e a concentraccedilatildeo de Br2 satildeo iguais nos experimentos 1 e 2 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp2

=[NO]xexp1

[NO ]xexp2

vexp1

vexp2

=( [NO ]exp1

[NO ]exp2)x

rarr 24150

=( 010025 )

x

rarr 016 = (040)x

x= log 016log 040

=2

A reaccedilatildeo eacute de ordem 2 em relaccedilatildeo ao NO

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Comparando as concentraccedilotildees dos reagentes nos experimentos 1 e 2 A concentraccedilatildeo de Br 2 eacute constante nos dois experimentos 020 molmiddotL-1 Mas a concentraccedilatildeo de NO- eacute alterada No experimento 1 eacute 010 molmiddotL-1 e no experimento 2 eacute 025 molmiddotL-1 de modo que qualquer alteraccedilatildeo na velocidade teraacute sido produzida em funccedilatildeo da alteraccedilatildeo na concentraccedilatildeo do NO

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente Br -

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp3

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp3[Br2]y

exp3

Como a constante e a concentraccedilatildeo de NO satildeo iguais nos experimentos 1 e 3 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp3

=[Br2]

yexp1

[Br2]y

exp3

vexp1

vexp3

=( [Br2]exp1

[Br2]exp3)Y

rarr 2460

=( 020050 )

x

rarr 040 = (040)x

x= log 040log 040

=1

A reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao Br2

PASSO 6 ndash Montar a lei de taxa da reaccedilatildeo com os dados de ordem de reaccedilatildeo com relaccedilatildeo a cada

reagente usando a seguinte relaccedilatildeo

Onde m n p e q satildeo as ordens da reaccedilatildeo para os reagentes A B C e Z respectivamente calculadas pelo processo aqui apresentado

A lei de taxa para a reaccedilatildeo eacute

Escolhemos os experimentos 1 e 3 porque a concentraccedilatildeo de Br 2 varia e a

concentraccedilatildeo de NO natildeo

b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados

c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2

De acordo com a estequiometria da reaccedilatildeo a cada 2 mol de NOBr que satildeo produzidos 1 mol de Br2 eacute consumido desse modo a taxa de aparecimento de NOBr eacute duas vezes a taxa de desaparecimento de Br2

- Essa eacute a forma faacutecil

A forma difiacutecil abaixo

Na reaccedilatildeo

a rapidez com que o NO eacute consumido eacute dada por vNO=minus∆ [NO ]∆ t

A taxa de consumo de Br2 eacute vBr2=minus∆ [Br2]∆ t

A taxa de formaccedilatildeo do NOBr eacute vNOBr=∆[NOBr ]∆ t

a velocidade meacutedia uacutenica da reaccedilatildeo sem precisar especificar a espeacutecie

vreaccedilatildeo=minus∆ [NO ]

2∆ t=

minus∆ [Br2]∆ t

=∆[NOBr ]

2∆ t

Se isolarmos os termos abaixo

vreaccedilatildeo=12 (minus∆[NO ]

∆ t )=(minus∆ [Br2]∆ t )=1

2 (∆[NOBr ]∆ t )Como vNO=

minus∆ [NO ]∆ t

vBr2=

minus∆ [Br2]∆ t

e vNOBr=∆[NOBr ]∆ t podemos substituir na foacutermula acima

vreaccedilatildeo=12

(vNO )=(v Br2 )=12

(vNOBr )

Como a questatildeo pede a relaccedilatildeo entre a taxa de aparecimento de NOBr e a taxa de desaparecimento de Br2

vBr2=12vNoBr rarr vNoBr=2vBr2

d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

De acordo com o enunciado os dados da tabela se relacionavam ao aparecimento de NOBr portanto a lei de taxa encontrada expressa a velocidade de formaccedilatildeo do NOBr

como

08) A decomposiccedilatildeo na fase gasosa de NO2 NO2 NO(g) + O2(g) eacute estudada a 383 degC fornecendo os seguintes dados

Tempo (s) [NO2](molmiddotL-1)00 010050 0017100 0009150 00062200 00047

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2 b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2

PASSO 1 ndash Montar uma tabela em que estejam presentes os dados de tempos concentraccedilotildees dos reagentes logaritmos neperianos (ou naturais ndash ln) de todas as concentraccedilotildees e inversos das concentraccedilotildees (1[reagente])

ExTempo (s) [NO2](molmiddotL-1) ln[NO2] 1[NO2]00 0100 -230 1050 0017 -407 588100 0009 -471 1111150 00062 -508 1613200 00047 -536 2128

PASSO 2 ndash Montar um graacutefico de tempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeo (t x ln [reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 2: Lista Cinetica Resolvida

organismo Contudo algumas pessoas por conta proacutepria amassam o comprimido antes de tomaacute-lo Que inconveniente existe nesse procedimento

Aumenta-se a superfiacutecie de contato entre o comprimido e o liacutequido digestivo o que provoca um aumento na velocidade da reaccedilatildeo que acontece e o efeito do remeacutedio se torna mais curto

06) Deduza as equaccedilotildees de

a) 1deg Ordem b) 2deg Ordem c) tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 1deg ordem d) Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2deg ordem

a) 1deg Ordem

Para uma reaccedilatildeo de primeira ordem global A rarr B + C por exemplo a velocidade de desaparecimento do reagente1 eacute dada por

Velocidade de desaparecimento de A = k[A]

Velocidade de desaparecimento de A =

De modo que k[A] =

Organizando a equaccedilatildeo

Podemos integrar a equaccedilatildeo para saber como [A] varia em funccedilatildeo do tempo O tempo inicial da reaccedilatildeo eacute quando os reagentes satildeo colocados em contato e eacute igual a zero

Como o valor de ndashk eacute constante podemos tiraacute-lo da integral

1 A concentraccedilatildeo em molL do reagente A eacute dada por [A]

Como e

rarr

rarr ln [ A ]t=iquest ln [A ]0minuskt iquest

Como rarr

Para acharmos a concentraccedilatildeo de A a qualquer momento

b) 2deg Ordem

Para uma reaccedilatildeo de segunda ordem global A rarr B + C por exemplo a velocidade de desaparecimento do reagente eacute dada por

Velocidade de desaparecimento de A = k[A]2

Velocidade de desaparecimento de A =

De modo que k[A] 2 =

Organizando a equaccedilatildeo

Podemos integrar a equaccedilatildeo para saber como [A] varia em funccedilatildeo do tempo

Equaccedilatildeo de 1ordf ordem

Como o valor de ndashk eacute constante podemos tiraacute-lo da integral

Como e

rarr

multiplicando tudo por (-1)

Isolando [A]t1

[A ]t=kt+ 1

[A ]0

Para acharmos a concentraccedilatildeo de A a qualquer momento c) tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 1deg ordem

A equaccedilatildeo de uma reaccedilatildeo de primeira ordem eacute

Sabemos que a meia vida (t12) de uma reaccedilatildeo eacute o tempo necessaacuterio para que a concentraccedilatildeo de um

reagente caia a metade de seu valor inicial isto eacute no tempo de meia vida

Equaccedilatildeo de 2ordf ordem

Para achar o tempo de meia vida a partir da equaccedilatildeo de primeira ordem substituiacutemos t por t 12 e por

resolvendo o termo em parecircnteses

isolando o t12 como

rarr

c) tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2ordf ordem

A equaccedilatildeo de uma reaccedilatildeo de segunda ordem eacute

Sabemos que a meia vida (t12) de uma reaccedilatildeo eacute o tempo necessaacuterio para que a concentraccedilatildeo de um

reagente caia a metade de seu valor inicial isto eacute no tempo de meia vida

Para achar o tempo de meia vida a partir da equaccedilatildeo de primeira ordem substituiacutemos t por t 12 e por

Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 1ordf ordem

rarr rarr

Isolando o t12

07) Considere a reaccedilatildeo na fase gasosa entre o oacutexido niacutetrico e o bromo a 273 degC 2NO (g) + Br2(g) rarr 2NOBr(g) Os seguintes dados para a taxa inicial de aparecimento de NOBr foram obtidos

a) Determine a lei de taxa b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2 d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

a) Determine a lei de taxa

Sabe-se que a lei de taxa eacute dada pelo produto da constante de velocidade da reaccedilatildeo e das concentraccedilotildees dos reagentes elevadas as ordens desses reagentes na reaccedilatildeo Precisamos descobrir a ordem dos reagentes na reaccedilatildeo

PASSO 1 ndash Definir os reagentes da reaccedilatildeo que se deseja determinar a lei de taxaReagentes circulados na reaccedilatildeo abaixo

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente NO

Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2ordf ordem

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp2

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp2[Br2]y

exp2

Como a constante e a concentraccedilatildeo de Br2 satildeo iguais nos experimentos 1 e 2 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp2

=[NO]xexp1

[NO ]xexp2

vexp1

vexp2

=( [NO ]exp1

[NO ]exp2)x

rarr 24150

=( 010025 )

x

rarr 016 = (040)x

x= log 016log 040

=2

A reaccedilatildeo eacute de ordem 2 em relaccedilatildeo ao NO

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Comparando as concentraccedilotildees dos reagentes nos experimentos 1 e 2 A concentraccedilatildeo de Br 2 eacute constante nos dois experimentos 020 molmiddotL-1 Mas a concentraccedilatildeo de NO- eacute alterada No experimento 1 eacute 010 molmiddotL-1 e no experimento 2 eacute 025 molmiddotL-1 de modo que qualquer alteraccedilatildeo na velocidade teraacute sido produzida em funccedilatildeo da alteraccedilatildeo na concentraccedilatildeo do NO

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente Br -

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp3

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp3[Br2]y

exp3

Como a constante e a concentraccedilatildeo de NO satildeo iguais nos experimentos 1 e 3 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp3

=[Br2]

yexp1

[Br2]y

exp3

vexp1

vexp3

=( [Br2]exp1

[Br2]exp3)Y

rarr 2460

=( 020050 )

x

rarr 040 = (040)x

x= log 040log 040

=1

A reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao Br2

PASSO 6 ndash Montar a lei de taxa da reaccedilatildeo com os dados de ordem de reaccedilatildeo com relaccedilatildeo a cada

reagente usando a seguinte relaccedilatildeo

Onde m n p e q satildeo as ordens da reaccedilatildeo para os reagentes A B C e Z respectivamente calculadas pelo processo aqui apresentado

A lei de taxa para a reaccedilatildeo eacute

Escolhemos os experimentos 1 e 3 porque a concentraccedilatildeo de Br 2 varia e a

concentraccedilatildeo de NO natildeo

b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados

c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2

De acordo com a estequiometria da reaccedilatildeo a cada 2 mol de NOBr que satildeo produzidos 1 mol de Br2 eacute consumido desse modo a taxa de aparecimento de NOBr eacute duas vezes a taxa de desaparecimento de Br2

- Essa eacute a forma faacutecil

A forma difiacutecil abaixo

Na reaccedilatildeo

a rapidez com que o NO eacute consumido eacute dada por vNO=minus∆ [NO ]∆ t

A taxa de consumo de Br2 eacute vBr2=minus∆ [Br2]∆ t

A taxa de formaccedilatildeo do NOBr eacute vNOBr=∆[NOBr ]∆ t

a velocidade meacutedia uacutenica da reaccedilatildeo sem precisar especificar a espeacutecie

vreaccedilatildeo=minus∆ [NO ]

2∆ t=

minus∆ [Br2]∆ t

=∆[NOBr ]

2∆ t

Se isolarmos os termos abaixo

vreaccedilatildeo=12 (minus∆[NO ]

∆ t )=(minus∆ [Br2]∆ t )=1

2 (∆[NOBr ]∆ t )Como vNO=

minus∆ [NO ]∆ t

vBr2=

minus∆ [Br2]∆ t

e vNOBr=∆[NOBr ]∆ t podemos substituir na foacutermula acima

vreaccedilatildeo=12

(vNO )=(v Br2 )=12

(vNOBr )

Como a questatildeo pede a relaccedilatildeo entre a taxa de aparecimento de NOBr e a taxa de desaparecimento de Br2

vBr2=12vNoBr rarr vNoBr=2vBr2

d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

De acordo com o enunciado os dados da tabela se relacionavam ao aparecimento de NOBr portanto a lei de taxa encontrada expressa a velocidade de formaccedilatildeo do NOBr

como

08) A decomposiccedilatildeo na fase gasosa de NO2 NO2 NO(g) + O2(g) eacute estudada a 383 degC fornecendo os seguintes dados

Tempo (s) [NO2](molmiddotL-1)00 010050 0017100 0009150 00062200 00047

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2 b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2

PASSO 1 ndash Montar uma tabela em que estejam presentes os dados de tempos concentraccedilotildees dos reagentes logaritmos neperianos (ou naturais ndash ln) de todas as concentraccedilotildees e inversos das concentraccedilotildees (1[reagente])

ExTempo (s) [NO2](molmiddotL-1) ln[NO2] 1[NO2]00 0100 -230 1050 0017 -407 588100 0009 -471 1111150 00062 -508 1613200 00047 -536 2128

PASSO 2 ndash Montar um graacutefico de tempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeo (t x ln [reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 3: Lista Cinetica Resolvida

Como e

rarr

rarr ln [ A ]t=iquest ln [A ]0minuskt iquest

Como rarr

Para acharmos a concentraccedilatildeo de A a qualquer momento

b) 2deg Ordem

Para uma reaccedilatildeo de segunda ordem global A rarr B + C por exemplo a velocidade de desaparecimento do reagente eacute dada por

Velocidade de desaparecimento de A = k[A]2

Velocidade de desaparecimento de A =

De modo que k[A] 2 =

Organizando a equaccedilatildeo

Podemos integrar a equaccedilatildeo para saber como [A] varia em funccedilatildeo do tempo

Equaccedilatildeo de 1ordf ordem

Como o valor de ndashk eacute constante podemos tiraacute-lo da integral

Como e

rarr

multiplicando tudo por (-1)

Isolando [A]t1

[A ]t=kt+ 1

[A ]0

Para acharmos a concentraccedilatildeo de A a qualquer momento c) tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 1deg ordem

A equaccedilatildeo de uma reaccedilatildeo de primeira ordem eacute

Sabemos que a meia vida (t12) de uma reaccedilatildeo eacute o tempo necessaacuterio para que a concentraccedilatildeo de um

reagente caia a metade de seu valor inicial isto eacute no tempo de meia vida

Equaccedilatildeo de 2ordf ordem

Para achar o tempo de meia vida a partir da equaccedilatildeo de primeira ordem substituiacutemos t por t 12 e por

resolvendo o termo em parecircnteses

isolando o t12 como

rarr

c) tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2ordf ordem

A equaccedilatildeo de uma reaccedilatildeo de segunda ordem eacute

Sabemos que a meia vida (t12) de uma reaccedilatildeo eacute o tempo necessaacuterio para que a concentraccedilatildeo de um

reagente caia a metade de seu valor inicial isto eacute no tempo de meia vida

Para achar o tempo de meia vida a partir da equaccedilatildeo de primeira ordem substituiacutemos t por t 12 e por

Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 1ordf ordem

rarr rarr

Isolando o t12

07) Considere a reaccedilatildeo na fase gasosa entre o oacutexido niacutetrico e o bromo a 273 degC 2NO (g) + Br2(g) rarr 2NOBr(g) Os seguintes dados para a taxa inicial de aparecimento de NOBr foram obtidos

a) Determine a lei de taxa b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2 d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

a) Determine a lei de taxa

Sabe-se que a lei de taxa eacute dada pelo produto da constante de velocidade da reaccedilatildeo e das concentraccedilotildees dos reagentes elevadas as ordens desses reagentes na reaccedilatildeo Precisamos descobrir a ordem dos reagentes na reaccedilatildeo

PASSO 1 ndash Definir os reagentes da reaccedilatildeo que se deseja determinar a lei de taxaReagentes circulados na reaccedilatildeo abaixo

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente NO

Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2ordf ordem

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp2

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp2[Br2]y

exp2

Como a constante e a concentraccedilatildeo de Br2 satildeo iguais nos experimentos 1 e 2 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp2

=[NO]xexp1

[NO ]xexp2

vexp1

vexp2

=( [NO ]exp1

[NO ]exp2)x

rarr 24150

=( 010025 )

x

rarr 016 = (040)x

x= log 016log 040

=2

A reaccedilatildeo eacute de ordem 2 em relaccedilatildeo ao NO

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Comparando as concentraccedilotildees dos reagentes nos experimentos 1 e 2 A concentraccedilatildeo de Br 2 eacute constante nos dois experimentos 020 molmiddotL-1 Mas a concentraccedilatildeo de NO- eacute alterada No experimento 1 eacute 010 molmiddotL-1 e no experimento 2 eacute 025 molmiddotL-1 de modo que qualquer alteraccedilatildeo na velocidade teraacute sido produzida em funccedilatildeo da alteraccedilatildeo na concentraccedilatildeo do NO

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente Br -

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp3

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp3[Br2]y

exp3

Como a constante e a concentraccedilatildeo de NO satildeo iguais nos experimentos 1 e 3 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp3

=[Br2]

yexp1

[Br2]y

exp3

vexp1

vexp3

=( [Br2]exp1

[Br2]exp3)Y

rarr 2460

=( 020050 )

x

rarr 040 = (040)x

x= log 040log 040

=1

A reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao Br2

PASSO 6 ndash Montar a lei de taxa da reaccedilatildeo com os dados de ordem de reaccedilatildeo com relaccedilatildeo a cada

reagente usando a seguinte relaccedilatildeo

Onde m n p e q satildeo as ordens da reaccedilatildeo para os reagentes A B C e Z respectivamente calculadas pelo processo aqui apresentado

A lei de taxa para a reaccedilatildeo eacute

Escolhemos os experimentos 1 e 3 porque a concentraccedilatildeo de Br 2 varia e a

concentraccedilatildeo de NO natildeo

b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados

c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2

De acordo com a estequiometria da reaccedilatildeo a cada 2 mol de NOBr que satildeo produzidos 1 mol de Br2 eacute consumido desse modo a taxa de aparecimento de NOBr eacute duas vezes a taxa de desaparecimento de Br2

- Essa eacute a forma faacutecil

A forma difiacutecil abaixo

Na reaccedilatildeo

a rapidez com que o NO eacute consumido eacute dada por vNO=minus∆ [NO ]∆ t

A taxa de consumo de Br2 eacute vBr2=minus∆ [Br2]∆ t

A taxa de formaccedilatildeo do NOBr eacute vNOBr=∆[NOBr ]∆ t

a velocidade meacutedia uacutenica da reaccedilatildeo sem precisar especificar a espeacutecie

vreaccedilatildeo=minus∆ [NO ]

2∆ t=

minus∆ [Br2]∆ t

=∆[NOBr ]

2∆ t

Se isolarmos os termos abaixo

vreaccedilatildeo=12 (minus∆[NO ]

∆ t )=(minus∆ [Br2]∆ t )=1

2 (∆[NOBr ]∆ t )Como vNO=

minus∆ [NO ]∆ t

vBr2=

minus∆ [Br2]∆ t

e vNOBr=∆[NOBr ]∆ t podemos substituir na foacutermula acima

vreaccedilatildeo=12

(vNO )=(v Br2 )=12

(vNOBr )

Como a questatildeo pede a relaccedilatildeo entre a taxa de aparecimento de NOBr e a taxa de desaparecimento de Br2

vBr2=12vNoBr rarr vNoBr=2vBr2

d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

De acordo com o enunciado os dados da tabela se relacionavam ao aparecimento de NOBr portanto a lei de taxa encontrada expressa a velocidade de formaccedilatildeo do NOBr

como

08) A decomposiccedilatildeo na fase gasosa de NO2 NO2 NO(g) + O2(g) eacute estudada a 383 degC fornecendo os seguintes dados

Tempo (s) [NO2](molmiddotL-1)00 010050 0017100 0009150 00062200 00047

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2 b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2

PASSO 1 ndash Montar uma tabela em que estejam presentes os dados de tempos concentraccedilotildees dos reagentes logaritmos neperianos (ou naturais ndash ln) de todas as concentraccedilotildees e inversos das concentraccedilotildees (1[reagente])

ExTempo (s) [NO2](molmiddotL-1) ln[NO2] 1[NO2]00 0100 -230 1050 0017 -407 588100 0009 -471 1111150 00062 -508 1613200 00047 -536 2128

PASSO 2 ndash Montar um graacutefico de tempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeo (t x ln [reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 4: Lista Cinetica Resolvida

Como o valor de ndashk eacute constante podemos tiraacute-lo da integral

Como e

rarr

multiplicando tudo por (-1)

Isolando [A]t1

[A ]t=kt+ 1

[A ]0

Para acharmos a concentraccedilatildeo de A a qualquer momento c) tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 1deg ordem

A equaccedilatildeo de uma reaccedilatildeo de primeira ordem eacute

Sabemos que a meia vida (t12) de uma reaccedilatildeo eacute o tempo necessaacuterio para que a concentraccedilatildeo de um

reagente caia a metade de seu valor inicial isto eacute no tempo de meia vida

Equaccedilatildeo de 2ordf ordem

Para achar o tempo de meia vida a partir da equaccedilatildeo de primeira ordem substituiacutemos t por t 12 e por

resolvendo o termo em parecircnteses

isolando o t12 como

rarr

c) tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2ordf ordem

A equaccedilatildeo de uma reaccedilatildeo de segunda ordem eacute

Sabemos que a meia vida (t12) de uma reaccedilatildeo eacute o tempo necessaacuterio para que a concentraccedilatildeo de um

reagente caia a metade de seu valor inicial isto eacute no tempo de meia vida

Para achar o tempo de meia vida a partir da equaccedilatildeo de primeira ordem substituiacutemos t por t 12 e por

Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 1ordf ordem

rarr rarr

Isolando o t12

07) Considere a reaccedilatildeo na fase gasosa entre o oacutexido niacutetrico e o bromo a 273 degC 2NO (g) + Br2(g) rarr 2NOBr(g) Os seguintes dados para a taxa inicial de aparecimento de NOBr foram obtidos

a) Determine a lei de taxa b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2 d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

a) Determine a lei de taxa

Sabe-se que a lei de taxa eacute dada pelo produto da constante de velocidade da reaccedilatildeo e das concentraccedilotildees dos reagentes elevadas as ordens desses reagentes na reaccedilatildeo Precisamos descobrir a ordem dos reagentes na reaccedilatildeo

PASSO 1 ndash Definir os reagentes da reaccedilatildeo que se deseja determinar a lei de taxaReagentes circulados na reaccedilatildeo abaixo

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente NO

Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2ordf ordem

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp2

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp2[Br2]y

exp2

Como a constante e a concentraccedilatildeo de Br2 satildeo iguais nos experimentos 1 e 2 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp2

=[NO]xexp1

[NO ]xexp2

vexp1

vexp2

=( [NO ]exp1

[NO ]exp2)x

rarr 24150

=( 010025 )

x

rarr 016 = (040)x

x= log 016log 040

=2

A reaccedilatildeo eacute de ordem 2 em relaccedilatildeo ao NO

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Comparando as concentraccedilotildees dos reagentes nos experimentos 1 e 2 A concentraccedilatildeo de Br 2 eacute constante nos dois experimentos 020 molmiddotL-1 Mas a concentraccedilatildeo de NO- eacute alterada No experimento 1 eacute 010 molmiddotL-1 e no experimento 2 eacute 025 molmiddotL-1 de modo que qualquer alteraccedilatildeo na velocidade teraacute sido produzida em funccedilatildeo da alteraccedilatildeo na concentraccedilatildeo do NO

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente Br -

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp3

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp3[Br2]y

exp3

Como a constante e a concentraccedilatildeo de NO satildeo iguais nos experimentos 1 e 3 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp3

=[Br2]

yexp1

[Br2]y

exp3

vexp1

vexp3

=( [Br2]exp1

[Br2]exp3)Y

rarr 2460

=( 020050 )

x

rarr 040 = (040)x

x= log 040log 040

=1

A reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao Br2

PASSO 6 ndash Montar a lei de taxa da reaccedilatildeo com os dados de ordem de reaccedilatildeo com relaccedilatildeo a cada

reagente usando a seguinte relaccedilatildeo

Onde m n p e q satildeo as ordens da reaccedilatildeo para os reagentes A B C e Z respectivamente calculadas pelo processo aqui apresentado

A lei de taxa para a reaccedilatildeo eacute

Escolhemos os experimentos 1 e 3 porque a concentraccedilatildeo de Br 2 varia e a

concentraccedilatildeo de NO natildeo

b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados

c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2

De acordo com a estequiometria da reaccedilatildeo a cada 2 mol de NOBr que satildeo produzidos 1 mol de Br2 eacute consumido desse modo a taxa de aparecimento de NOBr eacute duas vezes a taxa de desaparecimento de Br2

- Essa eacute a forma faacutecil

A forma difiacutecil abaixo

Na reaccedilatildeo

a rapidez com que o NO eacute consumido eacute dada por vNO=minus∆ [NO ]∆ t

A taxa de consumo de Br2 eacute vBr2=minus∆ [Br2]∆ t

A taxa de formaccedilatildeo do NOBr eacute vNOBr=∆[NOBr ]∆ t

a velocidade meacutedia uacutenica da reaccedilatildeo sem precisar especificar a espeacutecie

vreaccedilatildeo=minus∆ [NO ]

2∆ t=

minus∆ [Br2]∆ t

=∆[NOBr ]

2∆ t

Se isolarmos os termos abaixo

vreaccedilatildeo=12 (minus∆[NO ]

∆ t )=(minus∆ [Br2]∆ t )=1

2 (∆[NOBr ]∆ t )Como vNO=

minus∆ [NO ]∆ t

vBr2=

minus∆ [Br2]∆ t

e vNOBr=∆[NOBr ]∆ t podemos substituir na foacutermula acima

vreaccedilatildeo=12

(vNO )=(v Br2 )=12

(vNOBr )

Como a questatildeo pede a relaccedilatildeo entre a taxa de aparecimento de NOBr e a taxa de desaparecimento de Br2

vBr2=12vNoBr rarr vNoBr=2vBr2

d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

De acordo com o enunciado os dados da tabela se relacionavam ao aparecimento de NOBr portanto a lei de taxa encontrada expressa a velocidade de formaccedilatildeo do NOBr

como

08) A decomposiccedilatildeo na fase gasosa de NO2 NO2 NO(g) + O2(g) eacute estudada a 383 degC fornecendo os seguintes dados

Tempo (s) [NO2](molmiddotL-1)00 010050 0017100 0009150 00062200 00047

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2 b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2

PASSO 1 ndash Montar uma tabela em que estejam presentes os dados de tempos concentraccedilotildees dos reagentes logaritmos neperianos (ou naturais ndash ln) de todas as concentraccedilotildees e inversos das concentraccedilotildees (1[reagente])

ExTempo (s) [NO2](molmiddotL-1) ln[NO2] 1[NO2]00 0100 -230 1050 0017 -407 588100 0009 -471 1111150 00062 -508 1613200 00047 -536 2128

PASSO 2 ndash Montar um graacutefico de tempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeo (t x ln [reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 5: Lista Cinetica Resolvida

Para achar o tempo de meia vida a partir da equaccedilatildeo de primeira ordem substituiacutemos t por t 12 e por

resolvendo o termo em parecircnteses

isolando o t12 como

rarr

c) tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2ordf ordem

A equaccedilatildeo de uma reaccedilatildeo de segunda ordem eacute

Sabemos que a meia vida (t12) de uma reaccedilatildeo eacute o tempo necessaacuterio para que a concentraccedilatildeo de um

reagente caia a metade de seu valor inicial isto eacute no tempo de meia vida

Para achar o tempo de meia vida a partir da equaccedilatildeo de primeira ordem substituiacutemos t por t 12 e por

Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 1ordf ordem

rarr rarr

Isolando o t12

07) Considere a reaccedilatildeo na fase gasosa entre o oacutexido niacutetrico e o bromo a 273 degC 2NO (g) + Br2(g) rarr 2NOBr(g) Os seguintes dados para a taxa inicial de aparecimento de NOBr foram obtidos

a) Determine a lei de taxa b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2 d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

a) Determine a lei de taxa

Sabe-se que a lei de taxa eacute dada pelo produto da constante de velocidade da reaccedilatildeo e das concentraccedilotildees dos reagentes elevadas as ordens desses reagentes na reaccedilatildeo Precisamos descobrir a ordem dos reagentes na reaccedilatildeo

PASSO 1 ndash Definir os reagentes da reaccedilatildeo que se deseja determinar a lei de taxaReagentes circulados na reaccedilatildeo abaixo

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente NO

Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2ordf ordem

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp2

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp2[Br2]y

exp2

Como a constante e a concentraccedilatildeo de Br2 satildeo iguais nos experimentos 1 e 2 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp2

=[NO]xexp1

[NO ]xexp2

vexp1

vexp2

=( [NO ]exp1

[NO ]exp2)x

rarr 24150

=( 010025 )

x

rarr 016 = (040)x

x= log 016log 040

=2

A reaccedilatildeo eacute de ordem 2 em relaccedilatildeo ao NO

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Comparando as concentraccedilotildees dos reagentes nos experimentos 1 e 2 A concentraccedilatildeo de Br 2 eacute constante nos dois experimentos 020 molmiddotL-1 Mas a concentraccedilatildeo de NO- eacute alterada No experimento 1 eacute 010 molmiddotL-1 e no experimento 2 eacute 025 molmiddotL-1 de modo que qualquer alteraccedilatildeo na velocidade teraacute sido produzida em funccedilatildeo da alteraccedilatildeo na concentraccedilatildeo do NO

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente Br -

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp3

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp3[Br2]y

exp3

Como a constante e a concentraccedilatildeo de NO satildeo iguais nos experimentos 1 e 3 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp3

=[Br2]

yexp1

[Br2]y

exp3

vexp1

vexp3

=( [Br2]exp1

[Br2]exp3)Y

rarr 2460

=( 020050 )

x

rarr 040 = (040)x

x= log 040log 040

=1

A reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao Br2

PASSO 6 ndash Montar a lei de taxa da reaccedilatildeo com os dados de ordem de reaccedilatildeo com relaccedilatildeo a cada

reagente usando a seguinte relaccedilatildeo

Onde m n p e q satildeo as ordens da reaccedilatildeo para os reagentes A B C e Z respectivamente calculadas pelo processo aqui apresentado

A lei de taxa para a reaccedilatildeo eacute

Escolhemos os experimentos 1 e 3 porque a concentraccedilatildeo de Br 2 varia e a

concentraccedilatildeo de NO natildeo

b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados

c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2

De acordo com a estequiometria da reaccedilatildeo a cada 2 mol de NOBr que satildeo produzidos 1 mol de Br2 eacute consumido desse modo a taxa de aparecimento de NOBr eacute duas vezes a taxa de desaparecimento de Br2

- Essa eacute a forma faacutecil

A forma difiacutecil abaixo

Na reaccedilatildeo

a rapidez com que o NO eacute consumido eacute dada por vNO=minus∆ [NO ]∆ t

A taxa de consumo de Br2 eacute vBr2=minus∆ [Br2]∆ t

A taxa de formaccedilatildeo do NOBr eacute vNOBr=∆[NOBr ]∆ t

a velocidade meacutedia uacutenica da reaccedilatildeo sem precisar especificar a espeacutecie

vreaccedilatildeo=minus∆ [NO ]

2∆ t=

minus∆ [Br2]∆ t

=∆[NOBr ]

2∆ t

Se isolarmos os termos abaixo

vreaccedilatildeo=12 (minus∆[NO ]

∆ t )=(minus∆ [Br2]∆ t )=1

2 (∆[NOBr ]∆ t )Como vNO=

minus∆ [NO ]∆ t

vBr2=

minus∆ [Br2]∆ t

e vNOBr=∆[NOBr ]∆ t podemos substituir na foacutermula acima

vreaccedilatildeo=12

(vNO )=(v Br2 )=12

(vNOBr )

Como a questatildeo pede a relaccedilatildeo entre a taxa de aparecimento de NOBr e a taxa de desaparecimento de Br2

vBr2=12vNoBr rarr vNoBr=2vBr2

d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

De acordo com o enunciado os dados da tabela se relacionavam ao aparecimento de NOBr portanto a lei de taxa encontrada expressa a velocidade de formaccedilatildeo do NOBr

como

08) A decomposiccedilatildeo na fase gasosa de NO2 NO2 NO(g) + O2(g) eacute estudada a 383 degC fornecendo os seguintes dados

Tempo (s) [NO2](molmiddotL-1)00 010050 0017100 0009150 00062200 00047

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2 b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2

PASSO 1 ndash Montar uma tabela em que estejam presentes os dados de tempos concentraccedilotildees dos reagentes logaritmos neperianos (ou naturais ndash ln) de todas as concentraccedilotildees e inversos das concentraccedilotildees (1[reagente])

ExTempo (s) [NO2](molmiddotL-1) ln[NO2] 1[NO2]00 0100 -230 1050 0017 -407 588100 0009 -471 1111150 00062 -508 1613200 00047 -536 2128

PASSO 2 ndash Montar um graacutefico de tempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeo (t x ln [reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 6: Lista Cinetica Resolvida

rarr rarr

Isolando o t12

07) Considere a reaccedilatildeo na fase gasosa entre o oacutexido niacutetrico e o bromo a 273 degC 2NO (g) + Br2(g) rarr 2NOBr(g) Os seguintes dados para a taxa inicial de aparecimento de NOBr foram obtidos

a) Determine a lei de taxa b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2 d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

a) Determine a lei de taxa

Sabe-se que a lei de taxa eacute dada pelo produto da constante de velocidade da reaccedilatildeo e das concentraccedilotildees dos reagentes elevadas as ordens desses reagentes na reaccedilatildeo Precisamos descobrir a ordem dos reagentes na reaccedilatildeo

PASSO 1 ndash Definir os reagentes da reaccedilatildeo que se deseja determinar a lei de taxaReagentes circulados na reaccedilatildeo abaixo

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente NO

Tempo de meia vida para uma reaccedilatildeo de 2ordf ordem

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp2

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp2[Br2]y

exp2

Como a constante e a concentraccedilatildeo de Br2 satildeo iguais nos experimentos 1 e 2 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp2

=[NO]xexp1

[NO ]xexp2

vexp1

vexp2

=( [NO ]exp1

[NO ]exp2)x

rarr 24150

=( 010025 )

x

rarr 016 = (040)x

x= log 016log 040

=2

A reaccedilatildeo eacute de ordem 2 em relaccedilatildeo ao NO

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Comparando as concentraccedilotildees dos reagentes nos experimentos 1 e 2 A concentraccedilatildeo de Br 2 eacute constante nos dois experimentos 020 molmiddotL-1 Mas a concentraccedilatildeo de NO- eacute alterada No experimento 1 eacute 010 molmiddotL-1 e no experimento 2 eacute 025 molmiddotL-1 de modo que qualquer alteraccedilatildeo na velocidade teraacute sido produzida em funccedilatildeo da alteraccedilatildeo na concentraccedilatildeo do NO

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente Br -

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp3

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp3[Br2]y

exp3

Como a constante e a concentraccedilatildeo de NO satildeo iguais nos experimentos 1 e 3 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp3

=[Br2]

yexp1

[Br2]y

exp3

vexp1

vexp3

=( [Br2]exp1

[Br2]exp3)Y

rarr 2460

=( 020050 )

x

rarr 040 = (040)x

x= log 040log 040

=1

A reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao Br2

PASSO 6 ndash Montar a lei de taxa da reaccedilatildeo com os dados de ordem de reaccedilatildeo com relaccedilatildeo a cada

reagente usando a seguinte relaccedilatildeo

Onde m n p e q satildeo as ordens da reaccedilatildeo para os reagentes A B C e Z respectivamente calculadas pelo processo aqui apresentado

A lei de taxa para a reaccedilatildeo eacute

Escolhemos os experimentos 1 e 3 porque a concentraccedilatildeo de Br 2 varia e a

concentraccedilatildeo de NO natildeo

b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados

c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2

De acordo com a estequiometria da reaccedilatildeo a cada 2 mol de NOBr que satildeo produzidos 1 mol de Br2 eacute consumido desse modo a taxa de aparecimento de NOBr eacute duas vezes a taxa de desaparecimento de Br2

- Essa eacute a forma faacutecil

A forma difiacutecil abaixo

Na reaccedilatildeo

a rapidez com que o NO eacute consumido eacute dada por vNO=minus∆ [NO ]∆ t

A taxa de consumo de Br2 eacute vBr2=minus∆ [Br2]∆ t

A taxa de formaccedilatildeo do NOBr eacute vNOBr=∆[NOBr ]∆ t

a velocidade meacutedia uacutenica da reaccedilatildeo sem precisar especificar a espeacutecie

vreaccedilatildeo=minus∆ [NO ]

2∆ t=

minus∆ [Br2]∆ t

=∆[NOBr ]

2∆ t

Se isolarmos os termos abaixo

vreaccedilatildeo=12 (minus∆[NO ]

∆ t )=(minus∆ [Br2]∆ t )=1

2 (∆[NOBr ]∆ t )Como vNO=

minus∆ [NO ]∆ t

vBr2=

minus∆ [Br2]∆ t

e vNOBr=∆[NOBr ]∆ t podemos substituir na foacutermula acima

vreaccedilatildeo=12

(vNO )=(v Br2 )=12

(vNOBr )

Como a questatildeo pede a relaccedilatildeo entre a taxa de aparecimento de NOBr e a taxa de desaparecimento de Br2

vBr2=12vNoBr rarr vNoBr=2vBr2

d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

De acordo com o enunciado os dados da tabela se relacionavam ao aparecimento de NOBr portanto a lei de taxa encontrada expressa a velocidade de formaccedilatildeo do NOBr

como

08) A decomposiccedilatildeo na fase gasosa de NO2 NO2 NO(g) + O2(g) eacute estudada a 383 degC fornecendo os seguintes dados

Tempo (s) [NO2](molmiddotL-1)00 010050 0017100 0009150 00062200 00047

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2 b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2

PASSO 1 ndash Montar uma tabela em que estejam presentes os dados de tempos concentraccedilotildees dos reagentes logaritmos neperianos (ou naturais ndash ln) de todas as concentraccedilotildees e inversos das concentraccedilotildees (1[reagente])

ExTempo (s) [NO2](molmiddotL-1) ln[NO2] 1[NO2]00 0100 -230 1050 0017 -407 588100 0009 -471 1111150 00062 -508 1613200 00047 -536 2128

PASSO 2 ndash Montar um graacutefico de tempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeo (t x ln [reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 7: Lista Cinetica Resolvida

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp2

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp2[Br2]y

exp2

Como a constante e a concentraccedilatildeo de Br2 satildeo iguais nos experimentos 1 e 2 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp2

=[NO]xexp1

[NO ]xexp2

vexp1

vexp2

=( [NO ]exp1

[NO ]exp2)x

rarr 24150

=( 010025 )

x

rarr 016 = (040)x

x= log 016log 040

=2

A reaccedilatildeo eacute de ordem 2 em relaccedilatildeo ao NO

PASSO 2 ndash Escolher o reagente para o qual se deseja saber a ordem de reaccedilatildeo

Comparando as concentraccedilotildees dos reagentes nos experimentos 1 e 2 A concentraccedilatildeo de Br 2 eacute constante nos dois experimentos 020 molmiddotL-1 Mas a concentraccedilatildeo de NO- eacute alterada No experimento 1 eacute 010 molmiddotL-1 e no experimento 2 eacute 025 molmiddotL-1 de modo que qualquer alteraccedilatildeo na velocidade teraacute sido produzida em funccedilatildeo da alteraccedilatildeo na concentraccedilatildeo do NO

Desejo saber a ordem da reaccedilatildeo com relaccedilatildeo ao reagente Br -

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp3

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp3[Br2]y

exp3

Como a constante e a concentraccedilatildeo de NO satildeo iguais nos experimentos 1 e 3 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp3

=[Br2]

yexp1

[Br2]y

exp3

vexp1

vexp3

=( [Br2]exp1

[Br2]exp3)Y

rarr 2460

=( 020050 )

x

rarr 040 = (040)x

x= log 040log 040

=1

A reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao Br2

PASSO 6 ndash Montar a lei de taxa da reaccedilatildeo com os dados de ordem de reaccedilatildeo com relaccedilatildeo a cada

reagente usando a seguinte relaccedilatildeo

Onde m n p e q satildeo as ordens da reaccedilatildeo para os reagentes A B C e Z respectivamente calculadas pelo processo aqui apresentado

A lei de taxa para a reaccedilatildeo eacute

Escolhemos os experimentos 1 e 3 porque a concentraccedilatildeo de Br 2 varia e a

concentraccedilatildeo de NO natildeo

b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados

c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2

De acordo com a estequiometria da reaccedilatildeo a cada 2 mol de NOBr que satildeo produzidos 1 mol de Br2 eacute consumido desse modo a taxa de aparecimento de NOBr eacute duas vezes a taxa de desaparecimento de Br2

- Essa eacute a forma faacutecil

A forma difiacutecil abaixo

Na reaccedilatildeo

a rapidez com que o NO eacute consumido eacute dada por vNO=minus∆ [NO ]∆ t

A taxa de consumo de Br2 eacute vBr2=minus∆ [Br2]∆ t

A taxa de formaccedilatildeo do NOBr eacute vNOBr=∆[NOBr ]∆ t

a velocidade meacutedia uacutenica da reaccedilatildeo sem precisar especificar a espeacutecie

vreaccedilatildeo=minus∆ [NO ]

2∆ t=

minus∆ [Br2]∆ t

=∆[NOBr ]

2∆ t

Se isolarmos os termos abaixo

vreaccedilatildeo=12 (minus∆[NO ]

∆ t )=(minus∆ [Br2]∆ t )=1

2 (∆[NOBr ]∆ t )Como vNO=

minus∆ [NO ]∆ t

vBr2=

minus∆ [Br2]∆ t

e vNOBr=∆[NOBr ]∆ t podemos substituir na foacutermula acima

vreaccedilatildeo=12

(vNO )=(v Br2 )=12

(vNOBr )

Como a questatildeo pede a relaccedilatildeo entre a taxa de aparecimento de NOBr e a taxa de desaparecimento de Br2

vBr2=12vNoBr rarr vNoBr=2vBr2

d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

De acordo com o enunciado os dados da tabela se relacionavam ao aparecimento de NOBr portanto a lei de taxa encontrada expressa a velocidade de formaccedilatildeo do NOBr

como

08) A decomposiccedilatildeo na fase gasosa de NO2 NO2 NO(g) + O2(g) eacute estudada a 383 degC fornecendo os seguintes dados

Tempo (s) [NO2](molmiddotL-1)00 010050 0017100 0009150 00062200 00047

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2 b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2

PASSO 1 ndash Montar uma tabela em que estejam presentes os dados de tempos concentraccedilotildees dos reagentes logaritmos neperianos (ou naturais ndash ln) de todas as concentraccedilotildees e inversos das concentraccedilotildees (1[reagente])

ExTempo (s) [NO2](molmiddotL-1) ln[NO2] 1[NO2]00 0100 -230 1050 0017 -407 588100 0009 -471 1111150 00062 -508 1613200 00047 -536 2128

PASSO 2 ndash Montar um graacutefico de tempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeo (t x ln [reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 8: Lista Cinetica Resolvida

PASSO 3 - Tomar um par de experimentos nos quais APENAS a concentraccedilatildeo do REAGENTE ESCOLHIDO NO PASSO 2 VARIE

PASSO 4 ndash Fazer a relaccedilatildeo entre as velocidades e as concentraccedilotildees do reagente escolhido por meio da

relaccedilatildeo vexp1

vexp3

=k [NO]xexp1[Br2]

yexp1

k [NO]xexp3[Br2]y

exp3

Como a constante e a concentraccedilatildeo de NO satildeo iguais nos experimentos 1 e 3 podemos cortar essas variaacuteveis e a equaccedilatildeo ficaraacute asssim

vexp1

vexp3

=[Br2]

yexp1

[Br2]y

exp3

vexp1

vexp3

=( [Br2]exp1

[Br2]exp3)Y

rarr 2460

=( 020050 )

x

rarr 040 = (040)x

x= log 040log 040

=1

A reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao Br2

PASSO 6 ndash Montar a lei de taxa da reaccedilatildeo com os dados de ordem de reaccedilatildeo com relaccedilatildeo a cada

reagente usando a seguinte relaccedilatildeo

Onde m n p e q satildeo as ordens da reaccedilatildeo para os reagentes A B C e Z respectivamente calculadas pelo processo aqui apresentado

A lei de taxa para a reaccedilatildeo eacute

Escolhemos os experimentos 1 e 3 porque a concentraccedilatildeo de Br 2 varia e a

concentraccedilatildeo de NO natildeo

b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados

c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2

De acordo com a estequiometria da reaccedilatildeo a cada 2 mol de NOBr que satildeo produzidos 1 mol de Br2 eacute consumido desse modo a taxa de aparecimento de NOBr eacute duas vezes a taxa de desaparecimento de Br2

- Essa eacute a forma faacutecil

A forma difiacutecil abaixo

Na reaccedilatildeo

a rapidez com que o NO eacute consumido eacute dada por vNO=minus∆ [NO ]∆ t

A taxa de consumo de Br2 eacute vBr2=minus∆ [Br2]∆ t

A taxa de formaccedilatildeo do NOBr eacute vNOBr=∆[NOBr ]∆ t

a velocidade meacutedia uacutenica da reaccedilatildeo sem precisar especificar a espeacutecie

vreaccedilatildeo=minus∆ [NO ]

2∆ t=

minus∆ [Br2]∆ t

=∆[NOBr ]

2∆ t

Se isolarmos os termos abaixo

vreaccedilatildeo=12 (minus∆[NO ]

∆ t )=(minus∆ [Br2]∆ t )=1

2 (∆[NOBr ]∆ t )Como vNO=

minus∆ [NO ]∆ t

vBr2=

minus∆ [Br2]∆ t

e vNOBr=∆[NOBr ]∆ t podemos substituir na foacutermula acima

vreaccedilatildeo=12

(vNO )=(v Br2 )=12

(vNOBr )

Como a questatildeo pede a relaccedilatildeo entre a taxa de aparecimento de NOBr e a taxa de desaparecimento de Br2

vBr2=12vNoBr rarr vNoBr=2vBr2

d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

De acordo com o enunciado os dados da tabela se relacionavam ao aparecimento de NOBr portanto a lei de taxa encontrada expressa a velocidade de formaccedilatildeo do NOBr

como

08) A decomposiccedilatildeo na fase gasosa de NO2 NO2 NO(g) + O2(g) eacute estudada a 383 degC fornecendo os seguintes dados

Tempo (s) [NO2](molmiddotL-1)00 010050 0017100 0009150 00062200 00047

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2 b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2

PASSO 1 ndash Montar uma tabela em que estejam presentes os dados de tempos concentraccedilotildees dos reagentes logaritmos neperianos (ou naturais ndash ln) de todas as concentraccedilotildees e inversos das concentraccedilotildees (1[reagente])

ExTempo (s) [NO2](molmiddotL-1) ln[NO2] 1[NO2]00 0100 -230 1050 0017 -407 588100 0009 -471 1111150 00062 -508 1613200 00047 -536 2128

PASSO 2 ndash Montar um graacutefico de tempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeo (t x ln [reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 9: Lista Cinetica Resolvida

b) Calcule o valor meacutedio da constante de velocidade para o aparecimento de NOBr a partir de quatro conjuntos de dados

c) Como a taxa de aparecimento de NOBr relaciona-se com a taxa de desaparecimento de Br2

De acordo com a estequiometria da reaccedilatildeo a cada 2 mol de NOBr que satildeo produzidos 1 mol de Br2 eacute consumido desse modo a taxa de aparecimento de NOBr eacute duas vezes a taxa de desaparecimento de Br2

- Essa eacute a forma faacutecil

A forma difiacutecil abaixo

Na reaccedilatildeo

a rapidez com que o NO eacute consumido eacute dada por vNO=minus∆ [NO ]∆ t

A taxa de consumo de Br2 eacute vBr2=minus∆ [Br2]∆ t

A taxa de formaccedilatildeo do NOBr eacute vNOBr=∆[NOBr ]∆ t

a velocidade meacutedia uacutenica da reaccedilatildeo sem precisar especificar a espeacutecie

vreaccedilatildeo=minus∆ [NO ]

2∆ t=

minus∆ [Br2]∆ t

=∆[NOBr ]

2∆ t

Se isolarmos os termos abaixo

vreaccedilatildeo=12 (minus∆[NO ]

∆ t )=(minus∆ [Br2]∆ t )=1

2 (∆[NOBr ]∆ t )Como vNO=

minus∆ [NO ]∆ t

vBr2=

minus∆ [Br2]∆ t

e vNOBr=∆[NOBr ]∆ t podemos substituir na foacutermula acima

vreaccedilatildeo=12

(vNO )=(v Br2 )=12

(vNOBr )

Como a questatildeo pede a relaccedilatildeo entre a taxa de aparecimento de NOBr e a taxa de desaparecimento de Br2

vBr2=12vNoBr rarr vNoBr=2vBr2

d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

De acordo com o enunciado os dados da tabela se relacionavam ao aparecimento de NOBr portanto a lei de taxa encontrada expressa a velocidade de formaccedilatildeo do NOBr

como

08) A decomposiccedilatildeo na fase gasosa de NO2 NO2 NO(g) + O2(g) eacute estudada a 383 degC fornecendo os seguintes dados

Tempo (s) [NO2](molmiddotL-1)00 010050 0017100 0009150 00062200 00047

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2 b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2

PASSO 1 ndash Montar uma tabela em que estejam presentes os dados de tempos concentraccedilotildees dos reagentes logaritmos neperianos (ou naturais ndash ln) de todas as concentraccedilotildees e inversos das concentraccedilotildees (1[reagente])

ExTempo (s) [NO2](molmiddotL-1) ln[NO2] 1[NO2]00 0100 -230 1050 0017 -407 588100 0009 -471 1111150 00062 -508 1613200 00047 -536 2128

PASSO 2 ndash Montar um graacutefico de tempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeo (t x ln [reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 10: Lista Cinetica Resolvida

A taxa de consumo de Br2 eacute vBr2=minus∆ [Br2]∆ t

A taxa de formaccedilatildeo do NOBr eacute vNOBr=∆[NOBr ]∆ t

a velocidade meacutedia uacutenica da reaccedilatildeo sem precisar especificar a espeacutecie

vreaccedilatildeo=minus∆ [NO ]

2∆ t=

minus∆ [Br2]∆ t

=∆[NOBr ]

2∆ t

Se isolarmos os termos abaixo

vreaccedilatildeo=12 (minus∆[NO ]

∆ t )=(minus∆ [Br2]∆ t )=1

2 (∆[NOBr ]∆ t )Como vNO=

minus∆ [NO ]∆ t

vBr2=

minus∆ [Br2]∆ t

e vNOBr=∆[NOBr ]∆ t podemos substituir na foacutermula acima

vreaccedilatildeo=12

(vNO )=(v Br2 )=12

(vNOBr )

Como a questatildeo pede a relaccedilatildeo entre a taxa de aparecimento de NOBr e a taxa de desaparecimento de Br2

vBr2=12vNoBr rarr vNoBr=2vBr2

d) Qual a taxa de desaparecimento de Br2 quando [NO] = 0075 molL e [Br2] = 025 molL

De acordo com o enunciado os dados da tabela se relacionavam ao aparecimento de NOBr portanto a lei de taxa encontrada expressa a velocidade de formaccedilatildeo do NOBr

como

08) A decomposiccedilatildeo na fase gasosa de NO2 NO2 NO(g) + O2(g) eacute estudada a 383 degC fornecendo os seguintes dados

Tempo (s) [NO2](molmiddotL-1)00 010050 0017100 0009150 00062200 00047

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2 b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2

PASSO 1 ndash Montar uma tabela em que estejam presentes os dados de tempos concentraccedilotildees dos reagentes logaritmos neperianos (ou naturais ndash ln) de todas as concentraccedilotildees e inversos das concentraccedilotildees (1[reagente])

ExTempo (s) [NO2](molmiddotL-1) ln[NO2] 1[NO2]00 0100 -230 1050 0017 -407 588100 0009 -471 1111150 00062 -508 1613200 00047 -536 2128

PASSO 2 ndash Montar um graacutefico de tempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeo (t x ln [reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 11: Lista Cinetica Resolvida

08) A decomposiccedilatildeo na fase gasosa de NO2 NO2 NO(g) + O2(g) eacute estudada a 383 degC fornecendo os seguintes dados

Tempo (s) [NO2](molmiddotL-1)00 010050 0017100 0009150 00062200 00047

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2 b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

a) A reaccedilatildeo eacute de primeira ou de segunda ordem em relaccedilatildeo agrave concentraccedilatildeo de NO2

PASSO 1 ndash Montar uma tabela em que estejam presentes os dados de tempos concentraccedilotildees dos reagentes logaritmos neperianos (ou naturais ndash ln) de todas as concentraccedilotildees e inversos das concentraccedilotildees (1[reagente])

ExTempo (s) [NO2](molmiddotL-1) ln[NO2] 1[NO2]00 0100 -230 1050 0017 -407 588100 0009 -471 1111150 00062 -508 1613200 00047 -536 2128

PASSO 2 ndash Montar um graacutefico de tempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeo (t x ln [reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 12: Lista Cinetica Resolvida

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Se esse graacutefico fosse linear significaria que o tempo variaria linearmente com o logaritmo neperiano concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de primeira ordem para o reagente estudadoPASSO 3 ndash Montar um graacutefico de tempo x inverso da concentraccedilatildeo (t x 1[reagente])Ex

Repare que eacute a funccedilatildeo deste graacutefico na forma onde

e

Como esse graacutefico eacute linear significa que o tempo varia linearmente com o inverso da concentraccedilatildeo e a lei de velocidade da reaccedilatildeo expressa uma relaccedilatildeo de segunda ordem para o reagente estudado

PASSO 4 ndash Comparar os graacuteficos e dizer qual deles eacute linear Logo apoacutes aplicar a seguinte regra

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

Tempo (s)

1[NO2]

0 5 10 15 20 25

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Tempo (s)

ln[NO2]

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 13: Lista Cinetica Resolvida

Se o graacutefico de ldquotempo x logaritmo natural da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de primeira ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Se o graacutefico de ldquotempo x inverso da concentraccedilatildeordquo for linear a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem com relaccedilatildeo ao reagente

Ex O graacutefico linear no exemplo trabalhado eacute o de tempo x inverso da concentraccedilatildeo(1[NO2) portanto a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

Lei da velocidade =k[NO2]2

b) Qual eacute o valor da constante de velocidade

PASSO 1 ndash Saber qual eacute a ordem da reaccedilatildeo Por meio do procedimento anterior

Ex Jaacute sabemos que a reaccedilatildeo estudada eacute de segunda ordem

PASSO 2 ndash Usar os dados de tempo e funccedilatildeo de variaccedilatildeo do reagente (ln[reagente] ou 1[reagente]) da tabela jaacute montada durante a identificaccedilatildeo da ordem da reaccedilatildeo para calcular a inclinaccedilatildeo (ou coeficiente angular do graacutefico da funccedilatildeo vs tempo) com o uso da calculadora cientiacutefica O tipo da funccedilatildeo eacute determinado com base na ordem da reaccedilatildeo se for de primeira ordem eacute ln[reagente] e se for de segunda ordem eacute 1[reagente]

Ex No exerciacutecio feito a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem sabemos que a funccedilatildeo a ser usada eacute 1[NO2]

Tempo (s) 1[NO2]00 1050 588100 1111150 1613200 2128

O Graacutefico desta funccedilatildeo esta no passo 3 da atividade da letra (a) Para sabermos a inclinaccedilatildeo natildeo precisamos desenhar o graacutefico podemos lanccedilar os dados na calculadora e por meio de caacutelculos de regressatildeo linear encontrar o coeficiente angular (que eacute a inclinaccedilatildeo da reta que eacute a constante da velocidade)

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS2

2

As taxas de consumo dos reagentes tem um sinal de menos porque a concentraccedilatildeo dos reagentes diminui

com o tempo sendo assim o resultado da variaccedilatildeo da concentraccedilatildeo dos reagentes seraacute negativo como a

velocidade natildeo pode ser negativa a taxa dos reagentes vem com um sinal de menos

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 14: Lista Cinetica Resolvida

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

0 + + 10 + M+5 + + 588 + M+10 + + 1111 + M+15+ + 1613 + M+20+ + 2128 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES3

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

3 Vou colocar o que for tecla em vermelho

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 15: Lista Cinetica Resolvida

x y1 0 102 5 5883 10 11114 15 16135 20 21286

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente 1016

09) Qual eacute a ideacuteia central do modelo de colisatildeo Quais fatores determinam se uma colisatildeo entre duas moleacuteculas levaratildeo a uma reaccedilatildeo quiacutemica De acordo com o modelo de colisatildeo por que a temperatura afeta o valor da constante de velocidade

- Que as moleacuteculas tecircm que colidir para ocorrer uma reaccedilatildeo quiacutemica- Para uma colisatildeo levar a uma reaccedilatildeo quiacutemica eacute necessaacuterio que as moleacuteculas tenham uma orientaccedilatildeo adequada e a energia cineacutetica igual ou maior a energia de ativaccedilatildeo aleacutem de alta frequecircncia de colisatildeo entre as partiacuteculas- Porque quanto maior a temperatura maiores satildeo as energias cineacuteticas mais ferozmente colidem as moleacuteculas e de forma mais frequumlente aumentando a velocidade da reaccedilatildeo

10) A dependecircncia da temperatura da constante de velocidade para a reaccedilatildeo CO(g) + NO2(g) rarr CO2(g) + NO(g) estaacute tabelado como segue

Com esses dados calcule a Ea e A

PASSO 1- Inserimos duas novas colunas na tabela com o lnk e 1T

1T (K-1) Temperatura k (mol-1Ls-1) lnk

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 16: Lista Cinetica Resolvida

T(K)167middot10-3 600 0028 -358154middot10-3 650 022 -151143middot10-3 700 13 026133middot10-3 750 60 179125middot10-3 800 23 314

A funccedilatildeo apresenta a forma onde e

Perceba que no graacutefico acima temos os dados para x ( ) e y ( ) podemos jogar esses dados

na calculadora para obter e de forma similar a que fizemos na questatildeo 3

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO KK-82MS4

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + Mode + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 3 (REG) + 1 (LIN)

Daiacute podemos comeccedilar a introduzir os dados no exemplo acima escrevemos na calculadora

167x10-3 + + -358 + M+154x10-3 + + -151 + M+143x10-3 + + 026 + M+133x10-3+ + 179+ M+125x10-3+ + 314 + M+

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER B + 2 (B) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

4 Vou colocar o que for tecla em vermelho

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 17: Lista Cinetica Resolvida

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 2 (S-VAR) + SETA DA DIREITA 3 VEZES ATEacute APARECER A + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

NUMA CALCULADORA TIPO CASIO FX-82ES5

Primeiro eacute necessaacuterio apagar tudo tecla

Shift + 9 (CLR) + 3 (ALL) + = + =

Depois vamos colocar a calculadora no modo de regressatildeo linear

Mode + 2 (STAT) + 2 (A + BX)

Vai aparecer uma tabela mais ou menos assim

x y123

Para introduzir dados basta direcionar a seta para um espaccedilo na tabela digitar o nuacutemero que se deseja e teclar =

A tabela para a questatildeo que estaacute sendo resolvida deve ficar assim

x y1 167middot10-3 -3582 154middot10-3 -1513 143middot10-3 0264 133middot10-3 1795 125middot10-3 3146

Com os dados inseridos jaacute podemos saber qual eacute a constante basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 2 (B) + =

5 Vou colocar o que for tecla em vermelho

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 18: Lista Cinetica Resolvida

O valor vai aparecer na linha 6 da tabela (a que estaacute vazia)

O resultado obtido seraacute aproximadamente ndash 16middot104

Em seguida jaacute podemos saber qual eacute o valor de basta teclar

Shift + 1 (STAT) + 7 (REG) + 1 (A) + =

O resultado obtido seraacute aproximadamente 231

Calculando Ea

como R = 8314Jmiddotmol-1middotK-1

Calculando A

11) Qual a importacircncia dos catalisadores para as induacutestrias

Devido ao seu efeito de aceleraccedilatildeo de reaccedilotildees quiacutemicas os catalisadores tornam mais raacutepidos os processos de produccedilatildeo e possibilitam algumas reaccedilotildees que seriam muito lentas sem eles

12) Para a reaccedilatildeo 2NO(g) + Cl2(g) rarr 2NOCl(g)

A equaccedilatildeo de velocidade eacute dada por V = k[NO]2[Cl2] Se as concentraccedilotildees de NO e Cl2 no iniacutecio da reaccedilatildeo satildeo ambas iguais a 002 mol dm-3 entatildeo qual a velocidade desta reaccedilatildeo quando a concentraccedilatildeo de NO houver diminuiacutedo para 001 mol dm-3 R = 15 x 10-6 k

Como a velocidade seraacute dada em termos de k precisamos saber apenas as concentraccedilotildees finais de NO e Cl2 Sabemos que a concentraccedilatildeo final de NO foi de 001molmiddotdm-3 mas natildeo conhecemos a concentraccedilatildeo final de Cl2 mas podemos conhececirc-la atraveacutes da estequiometria da reaccedilatildeo Entatildeo se a concentraccedilatildeo de NO diminui para 001molmiddotdm-3 significa que a variaccedilatildeo foi de

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 19: Lista Cinetica Resolvida

∆ [NO ]=[NO ]finalminus[NO ]inicial

rarr ∆ [NO ]=001molmiddot dmminus3minus002molmiddot dmminus3

rarr ∆ [NO ]=minus001molmiddot dmminus3

Pela equaccedilatildeo sabemos que para cada 2 mols de NO que satildeo consumidos 1 mol de Cl2 eacute consumido Nesse caso percebemos que satildeo consumidos 001molmiddotdm-3 de NO sendo assim

- 2 mols de NO equivalem a - 1 mol de Cl2

- 001mol de NO equivale a x mol de Cl2

x=1times0012

=minus0005

Ou seja satildeo consumidos 0005molmiddotdm-3 de Cl2 a concentraccedilatildeo final de Cl2 seraacute

[Cl2 ]final=[Cl2 ]inicial+∆ [Cl2 ] rarr [Cl2 ]final=002molmiddot dmminus3+(minus0005molmiddotdmminus3)

[Cl2 ]final=0015molmiddot dmminus3

V = k[NO]2[Cl2] = kmiddot(001molmiddotdm-3)2 (0015molmiddotdm-3) = 1510-6 k mol3middotdm-9

13) Moleacuteculas de butadieno podem acoplar para formar C8H12 A expressatildeo da velocidade para esta reaccedilatildeo eacute v = k [C4H6]2 e a constante de velocidade estimada eacute 0014 Lmols Se a concentraccedilatildeo inicial de C4H6 eacute 0016 molL qual o tempo em segundos que deveraacute se passar para que a concentraccedilatildeo decaia para 00016 molL

Nesse caso devemos usar a lei de velocidade integrada como a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem usamos a lei integrada de segunda ordem obtida na questatildeo 6

kt= 1[C4H 6]t

minus 1[C4H 6]0

onde k = 0014 Lmols [C4H6]t = 00016molL e [C4H6]0 = 0016molL

Isolando o tempo t=( 1[C4H 6]t

minus1

[C4H 6]0 )times 1k

Substituindo os dados t=( 100016molL

minus 10016mol L )times 1

0014 Lmol s = 402104s

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 20: Lista Cinetica Resolvida

14) Vocecirc determina que a lei de velocidade para uma reaccedilatildeo Ararr B + C tem a forma velocidade = k [A]x Qual eacute o valor de x se (a) a velocidade triplica quando [A] eacute triplicada (b) a velocidade aumenta oito vezes quando [A] eacute dobrada (c) natildeo existe variaccedilatildeo na velocidade quando [A] eacute triplicada

15) A decomposiccedilatildeo do N2O5 (em NO2 e O2) eacute uma reaccedilatildeo de primeira ordem e a 35 degC o valor de sua constante de velocidade (k) eacute 00086 min-1 a) Calcule o tempo de meia vida R = 8060 min

Nessa questatildeo usamos a equaccedilatildeo de tempo de meia vida obtida a partir da lei de velocidade integrada da questatildeo 6 nesse caso a de primeira ordem pois eacute a equaccedilatildeo que expressa o tempo da reaccedilatildeo

t 12=0693k onde k = 00086 min-1 rarr t 12=

0693

00086minminus1 = 8060min

b) Se partimos de 4 mol de N2O5 e foram 3216 min desde o iniacutecio da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo calcule a quantidade de N2O5 que fica sem se decompor ao fim desse periacuteodo de tempo R = 025 mol

Usamos novamente a lei de velocidade integrada de primeira ordem obtida na questatildeo 6

[N2O5 ]t=[N2O5 ]0 eminuskt onde [N2O5]0 =4mol k = 00086 min-1 e t = 3216 min

[N2O5 ]t=4moltimeseminus00086minminus1 3216min=025mol

16) O NO2 se decompotildee formando monoacutexido de nitrogecircnio e oxigecircnio ambos gasosos Para esta reaccedilatildeo k = 487x10-3 M-1 s-1 a 65 degC e a energia de ativaccedilatildeo tem um valor de 1039 x 105 Jmol Tendo em conta esta informaccedilatildeo

a) Indique qual eacute a ordem total da reaccedilatildeo de decomposiccedilatildeo do NO2 R = 2deg ordem

Podemos obter a ordem global da reaccedilatildeo nesse caso atraveacutes da unidade da constante de velocidade (pois a

constante de velocidade tem uma unidade diferente para cada ordem

Em uma reaccedilatildeo de primeira ordem

v=k [A ]rarr k=v

[A ]

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 21: Lista Cinetica Resolvida

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

mol ∙ Lminus1 rarr k = s-1

A unidade da constante de para a reaccedilatildeo de primeira ordem global eacute s -1 como a unidade da questatildeo eacute Lmol-1s-1 sabemos que a reaccedilatildeo natildeo eacute de primeira ordem

Vamos verificar a segunda ordem

v=k [A ]2rarr k=v

[A ]2

Substituindo v e [A] por suas unidades

k=mol ∙Lminus1 ∙ sminus1

(mol ∙Lminus1)2 rarr k = mol-1Ls-1

Obtemos a mesma unidade da constante fornecida na questatildeo entatildeo a reaccedilatildeo eacute de segunda ordem

b)Calcule a constante de velocidade da reaccedilatildeo a 100 degC R = 0156 M-1 s-1

Nesse caso temos dois conjuntos de dados para a reaccedilatildeo

T1 = 65ordmC = 33815K k1 = 487x10-3 M-1 s-1

T2 = 100ordmC = 37315K k2 =

Temos a equaccedilatildeo

lnk=minusEaRT

+ lnA

E os dados

Ea= 1039 x 105 Jmol e R = 8314JmolK

Haacute duas formas de resolver essa questatildeo

1deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 22: Lista Cinetica Resolvida

lnk1=minusEaRT 1

+lnA e lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Podemos entatildeo subtrair as duas equaccedilotildees para eliminar k

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnAminus(minusEaRT2

+lnA ) Fazendo o jogo de sinal

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+lnA+EaRT2

minuslnA

Organizando a equaccedilatildeo

lnk1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

+ lnAminuslnA

Subtraindo lnA - lnA

lnk 1minuslnk2=minusEaRT 1

+EaRT2

Colocando EaR em evidecircncia

lnk 1minuslnk2=EaR (minus1T 1

+ 1T 2 )

Isolando k2

minuslnk 2=EaR (minus1T1

+ 1T 2 )minuslnk1

Multiplicando por (-1)

lnk 2=minusEaR (minus1

T1

+ 1T2 )+lnk 1

Agora temos todos os dados podemos substituiacute-los na foacutermula

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1 times( minus133815K

+ 137315K )+ ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=minus1250times104K times (minus2774times10minus4timesKminus1 )+(minus5325molminus1times Ltimessminus1)

lnk2=3468minus5325molminus1timesLtimessminus1=minus1858molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus1858molminus1timesLtimessminus1

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -1858molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 23: Lista Cinetica Resolvida

entatildeo k 2=eminus1858molminus1timesLtimessminus1

=0156molminus1times Ltimessminus1

2deg forma de resolver

Observe que temos todos os dados exceto lnA mas repare que podemos encontrar lnA ao substituir os dados na equaccedilatildeo abaixo

lnk1=minusEaRT 1

+lnA

Organizando

lnA=lnk1+EaRT 1

Substituindo os dados

lnA=ln (487times10minus3molminus1times Ltimessminus1)+ 1039times105 J timesmolminus1

8314 J timesKminus1timesmolminus1times33815K

lnA=(minus5325molminus1times Ltimessminus1)+36 97

lnA=3164molminus1timesLtimessminus1

Agora com lnA podemos organizar a outra foacutermula para achar k2

lnk2=minusEaRT 2

+lnA

Substituindo os dados

lnk2=minus1039times105 J timesmolminus1

8314J times Kminus1timesmolminus1times37315K+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus3350+3164molminus1timesLtimessminus1

lnk2=minus186molminus1times Ltimessminus1

Mais uma vez

Sabemos que

lnk 2=logek2 e log e

k2 = -186molminus1times Ltimessminus1

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo

Page 24: Lista Cinetica Resolvida

entatildeo k 2=eminus186molminus1timesLtimes sminus1

=0157molminus1timesLtimessminus1

QUESTAtildeO EXTRA - Certa reaccedilatildeo quiacutemica exoteacutermica ocorre em dada temperatura e pressatildeo em duas etapas representadas pela seguinte sequecircncia das equaccedilotildees quiacutemicas

A + B rarr E + F + GE + F + G rarr C + D

Represente em um uacutenico graacutefico como varia a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo (ordenada) com a coordenada da reaccedilatildeo (abscissa) mostrando claramente a variaccedilatildeo de entalpia da reaccedilatildeo a energia de ativaccedilatildeo envolvida em cada uma das etapas da reaccedilatildeo e qual destas apresenta a menor energia de ativaccedilatildeo Neste mesmo graacutefico mostre como a energia potencial do sistema em transformaccedilatildeo varia com a coordenada da reaccedilatildeo quando um catalisador eacute adicionado ao sistema reagente Considere que somente a etapa mais lenta da reaccedilatildeo eacute influenciada pela presenccedila do catalisador

Devido agraves minhas inabilidades graacuteficas natildeo farei o Graacutefico desta questatildeo Mas o graacutefico dessa questatildeo pode ser feito por se observar alguns pontos1ordm - a reaccedilatildeo eacute exoteacutermica sendo assim a energia potencial dos reagentes eacute maior que a energia potencial dos produtos portanto os reagentes estaratildeo num niacutevel mais alto que os produtos

2ordm - a reaccedilatildeo ocorre em duas etapas entatildeo teremos dois picos correspondentes as duas energias de ativaccedilatildeo no graacutefico3deg - A segunda etapa da reaccedilatildeo eacute termolecular (envolve a colisatildeo simultacircnea entre trecircs moleacuteculas) sendo de difiacutecil ocorrecircncia de modo que eacute a etapa mais lenta e de maior energia de ativaccedilatildeo Entatildeo o segundo pico seraacute maior do que o primeiroO graacutefico teraacute uma aparecircncia similar ao seguinte

Depois de construiacutedo o graacutefico a questatildeo pede que se mostre como um catalisador afeta o graacutefico Bem um catalisador natildeo altera a energia potencial dos produtos ou dos reagentes ele apenas diminui a energia de ativaccedilatildeo da reaccedilatildeo como de acordo com a questatildeo ele soacute influencia a etapa mais lenta ele diminuiraacute a energia de ativaccedilatildeo da segunda etapa da reaccedilatildeo entatildeo o segundo pico seraacute mais baixo