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7/21/2019 Lista de cinética http://slidepdf.com/reader/full/lista-de-cinetica-56daec21ed73e 1/25 Escola de Engenharia de Lorena - USP Cinética Química – Capítulo 03 – Reações Irreversíveis Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira PARTE 1 – REAÇÕES DE ORDEM DEFINIDA PRIMEIRA ORDEM 1) - (P1 - 1993) A reação do peróxido de benzoíla para éter dielítico é uma reação de primeira ordem e irreversível. Sabe-se que em 10 minutos ocorre uma conversão de 75,2% do peróxido de benzoíla a 333 K e deseja-se saber: A) Qual a conversão em 1 hora (X  A  = 0,9998) e B) O tempo de meia-vida desta reação (t 1/2  = 4,97 min) 2) - (P1 – 2001) - A dissociação do Ácido-3-ceto-Pentanodióico é irreversível e a sua constante de velocidade vale 2,46 x 10 -5  (min) -1  e 5,76 x 10 -3 (min) -1  a temperatura de 273 K e 313K, respectivamente. Calcule o tempo necessário para uma conversão de 80% a 350 K. (t = 5,46 min) 3) - (P2 – 1996) A dissociação de uma substância é uma reação de primeira ordem com uma energia de ativação de 12.000 calorias. Esta reação a 322 K sofre uma dissociação de 98% em 2 horas. Calcular a temperatura na qual a substância se dissociará 1% em 5 minutos. (T = 280,12K) 4) – (P1 – 1998) - Uma reação irreversível de primeira ordem sofre uma conversão de 42 % após 20 minutos. Deseja-se saber: A - a sua conversão após 40 minutos? (X  A  = 0,663) e B - o seu tempo de meia- vida? (t 1/2  = 25,48 min) 5) - (P1 – 1999) - A reação de primeira ordem 2 A  2 B + C possui uma conversão de 35% decorridos 325 segundos de seu inicio. Qual o tempo necessário para que ocorra 90 % desta reação química? (t = 1738 seg) 6) – (Exame 2000) - A reação irreversível de primeira ordem a volume constante 2 A  2B + C possui uma conversão de 42% após 2 minutos de reação. Qual o tempo necessário para que a concentração molar diminua de ¼? (t = 63 s) 7) – (P1 – 2000) - O tempo de meia vida do decaimento radioativo (primeira ordem) do 14 C é 5730 anos. Uma amostra arqueológica contendo madeira possui somente 72% da quantidade de 14 C encontrado em árvores vivas. Esta mostra é analisada. Qual a idade desta amostra? (t = 2715 anos). 8) – (P1 – 2003) - Um dos riscos das explosões nucleares é o da formação do 90 Sr que se incorpora aos ossos, em lugar do cálcio. O nuclídeo emite raios β com energia de 0,55 MeV e o tempo de meia-vida deste decaimento radioativo (reação de primeira ordem) é de 28,1 anos. Imagine que um recém-nascido incorpore 1,0μg do nuclídeo ao nascer. Quanto do nuclídeo estará presente no seu organismo depois de: a) 21 anos e b) 70 anos, na hipótese de não haver perdas por metabolismo. Respostas: A) m = 0,595 μ g / B) m = 0,177 μ g 9) A reação química A  produtos é uma reação irreversível de primeira ordem a volume constante. Sabendo-se que em 20 minutos ocorre uma conversão de 43 % de A, deseja-se saber qual a conversão da reação após decorridos 1 hora de reação ? qual o tempo de meia-vida desta reação ? Respostas: a) X  A = 0,815 b) t 1/2 = 24,67 min 10 – (P1 – 2000) - A constante de velocidade da decomposição do pentóxido de nitrogênio em solução no tetracloreto de carbono a 25 o C é igual a 46,9 x 10 -6  (s) -1 conforme apurado por Eyring e Daniels [J. Am. Chem. Soc. 52, 1472 (1931)]. Complete a tabela a seguir e plote um gráfico de conversão versus tempo para esta reação no intervalo de 0 a 200 minutos. t (min) 0 20 40 80 120 160

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Escola de Engenharia de Lorena - USPCinética Química – Capítulo 03 – Reações Irreversíveis

Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

PARTE 1 – REAÇÕES DE ORDEM DEFINIDA

PRIMEIRA ORDEM

1) - (P1 - 1993) A reação do peróxido de benzoíla para éter dielítico é uma reação de primeira

ordem e irreversível. Sabe-se que em 10 minutos ocorre uma conversão de 75,2% do peróxido de benzoílaa 333 K e deseja-se saber: A) Qual a conversão em 1 hora (X A = 0,9998) e B) O tempo de meia-vida destareação (t1/2 = 4,97 min)

2) - (P1 – 2001) - A dissociação do Ácido-3-ceto-Pentanodióico é irreversível e a sua constante develocidade vale 2,46 x 10-5 (min)-1  e 5,76 x 10-3 (min)-1 a temperatura de 273 K e 313K, respectivamente.

Calcule o tempo necessário para uma conversão de 80% a 350 K. (t = 5,46 min)

3) - (P2 – 1996) A dissociação de uma substância é uma reação de primeira ordem com umaenergia de ativação de 12.000 calorias. Esta reação a 322 K sofre uma dissociação de 98% em 2 horas.

Calcular a temperatura na qual a substância se dissociará 1% em 5 minutos. (T = 280,12K)

4) – (P1 – 1998) - Uma reação irreversível de primeira ordem sofre uma conversão de 42 % após 20minutos. Deseja-se saber: A - a sua conversão após 40 minutos? (X A = 0,663) e B - o seu tempo de meia-vida? (t1/2 = 25,48 min)

5) - (P1 – 1999) - A reação de primeira ordem 2 A ⇒  2 B + C possui uma conversão de35% decorridos 325 segundos de seu inicio.

Qual o tempo necessário para que ocorra 90 % desta reação química? (t = 1738 seg)

6) – (Exame 2000) - A reação irreversível de primeira ordem a volume constante 2 A ⇒  2B + C

possui uma conversão de 42% após 2 minutos de reação.Qual o tempo necessário para que a concentração molar diminua de ¼? (t = 63 s)

7) – (P1 – 2000) - O tempo de meia vida do decaimento radioativo (primeira ordem) do 14C é 5730anos. Uma amostra arqueológica contendo madeira possui somente 72% da quantidade de 14C encontradoem árvores vivas. Esta mostra é analisada. Qual a idade desta amostra? (t = 2715 anos).

8) – (P1 – 2003) - Um dos riscos das explosões nucleares é o da formação do 90Sr que se incorporaaos ossos, em lugar do cálcio. O nuclídeo emite raios β com energia de 0,55 MeV e o tempo de meia-vidadeste decaimento radioativo (reação de primeira ordem) é de 28,1 anos. Imagine que um recém-nascidoincorpore 1,0μg do nuclídeo ao nascer. Quanto do nuclídeo estará presente no seu organismo depois de: a)21 anos e b) 70 anos, na hipótese de não haver perdas por metabolismo.

Respostas: A) m = 0,595 μg / B) m = 0,177 μg

9) A reação química A →  produtos é uma reação irreversível de primeira ordem a volumeconstante. Sabendo-se que em 20 minutos ocorre uma conversão de 43 % de A, deseja-se saber qual aconversão da reação após decorridos 1 hora de reação ? qual o tempo de meia-vida desta reação ?

Respostas: a) X A = 0,815 b) t1/2 = 24,67 min

10 – (P1 – 2000) - A constante de velocidade da decomposição do pentóxido de nitrogênio emsolução no tetracloreto de carbono a 25oC é igual a 46,9 x 10-6 (s)-1  conforme apurado por Eyring e Daniels[J. Am. Chem. Soc. 52, 1472 (1931)]. Complete a tabela a seguir e plote um gráfico de conversão versustempo para esta reação no intervalo de 0 a 200 minutos.

t (min) 0 20 40 80 120 160

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

11) - (Exame – 1990) A dissociação do perborato de sódio é uma reação de primeira ordem epossuí uma energia de ativação de 23120 cal. A constante de velocidade desta reação é 7,5x10 -3 (min)-1 a40,2ºC.

Determine:

a) A equação de velocidade desta reação em função da temperatura.b) O tempo necessário para que 99,99% do perborato seja transformado em produto a 48ºC.c) O tempo de meia vida desta reação a 48ºC.d) A conversão obtida após 10 horas de reação a 30ºC.Respostas: a) - r  A = 1,02 x 10 14 e -11636/T C A  ; b) t = 498 min ; c) t ½ = 37,5 min ; d) X A = 0,725

12) - A dissociação do sal de diazônio é uma reação irreversível de primeira ordem cuja constantede velocidade é de 9 x 10-3  (min)-1  e 13 x 10-3(min)-1  as temperaturas de 297,9 K e 303,2 K,respectivamente. Calcular:

a) A energia de ativação desta reaçãob) A equação de velocidade em função da temperaturac) A constante de velocidade a 308,2 K

d) O tempo necessário para que ocorra 99% da reação a 308,2 Ke) O tempo de meia-vida desta reação a 308,2 KRespostas: a) Ea = 12453 cal ; b) - r  A = 1,23 x 10 7  e -6267/T C A  ;c) k = 0,0182 (min)-1 

d) t = 253 min ; e) t ½ = 38,1 min

13) - (Exame – 1999) - A constante de velocidade da decomposição do álcool diacetona, a 25 oC,com hidróxido de sódio como catalisador (CNaOH  = 0,02 M), tem o valor de 0,0455 (min)-1, conformedeterminação de LaMer e Miller [J. Am. Chem. Soc. 57, 2674 (1935)].

Determine :a - o tempo de meia-vida do álcool na temperatura de 25oC.b - a concentração do álcool diacetona após 20 min, partindo-se de uma concentração inicial de

álcool de 0,060 mol/litro ?c - a fração decomposta de álcool após 1 hora de reação ?Respostas: a) t½ = 15,23 min b) C A = 0,024 M c) X A = 0,935

14) - (P1 – 1.997) - A 155oC, a decomposição em fase gasosa do peróxido de di-ter-butilo é umareação de primeira ordem, dada por: (CH3)3COOC(CH3)3  →  (CH3CO)2  + 2C2H6 

 A tabela abaixo contém os resultados obtidos por Ralley e colaboradores [J. Am. Chem. Soc., 70,88] para a pressão total (π) em função do tempo (t) obtidas em um recipiente a volume constante.

t (min) 0 3 6 9 12 15 18 21π (atm) 169,3 189,2 207,1 224,4 240,2 255,0 269,7 282,6

Calcular a constante de velocidade da reação : A - pelo método das médias aritméticas.B - pelo método gráfico (ou similar).C - Qual a conversão do reagente após 30 minutos de reação ?D - Qual a pressão do etano após 30 minutos de reação ?

Respostas: A e B) k = 0,0196 (min)-1 C) X A = 0,443 D) pR = 149,95 atm

15 - (Exame 2001) - A constante de velocidade de primeira ordem do 2-cloropropano em propilenoe cloreto de hidrogênio foi determinada no intervalo de temperatura entre 600 e 700 K, conforme mostradona tabela abaixo :

k (s)-1  0,162 0,238 0,311 0,475 0,706 0,901 1,225 1,593T (K) 640,6 646,7 651,2 657,5 665,1 669 674,9 679,7

 A – Qual a energia de ativação desta reação ?B – Qual a equação de velocidade em função da temperatura ?C – Qual a conversão desta reação a 620 K após 5 segundos? (X Á = 0,197)

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

16 - (P2 – 2004) - A reação química de dissociação do pentóxido de nitrogênio foi estudada nointervalo de temperatura entre 280K e 350K. Os valores de constante de velocidade encontrados em funçãoda temperatura estão na tabela abaixo. Determinar:

 A - a energia de ativação da reação. (E = 23.858 cal/mol)

B - a equação de velocidade desta reação em função da temperatura.C – a temperatura na qual a constante de velocidade desta reação será igual a 0,01 s -1 (T = 346,2K)D – a curva de Temperatura versus tempo de meia-vida desta reação entre 290 e 330 K.

T (K) 288,1 298,1 313,1 323,1 338,1

k (s-1

) 1,04 x 10-5

  3,38 x 10-5

  2,47 x 10-4

  7,59 x 10-4

  4,87 x 10-3

 

Dado: N2O5  →  N2O4  + ½ O2 

17 - (P1 – 1999) - J.R. Raley, R.F. Rust e W.E. Vaugham estudaram a reação química de primeiraordem de decomposição do peróxido de diterbutila ( Journal of American Chemical Society, 70,88 – 1948 ) eos valores de pressão total em diferentes temperaturas utilizadas encontra-se apresentado nas tabelas a

seguir :T = 147,2oC T = 154,9oC

Tempo (min) Pressão total (atm) Tempo (min) Pressão total (atm)0 0,2362 0 0,22272 0,2466 2 0,24096 0,2613 3 0,248910 0,2770 5 0,264614 0,2910 6 0,272518 0,3051 8 0,287722 0,3188 9 0,295226 0,3322 11 0,310030 0,3448 12 0,3160

Reação: (CH3)3C-O-O-C(CH3)3  ⇒  2(CH3-CO-CH3) + C2H6 

Calcule: A – a equação de velocidade desta reação a 147,2oC.B - a equação de velocidade desta reação a 154,9oC.C – a energia de ativação desta reação. (Ea = 37.470 cal)

18 - (Exame 2001) - A hidrólise do brometo de butila terciário em solução aquosa de acetona é deprimeira ordem e se pode representar pela seguinte equação estequiométrica :

ter-C4H9Br + H2O ter-C4H9OH + HBr

T = 25oC T = 50oC

t (min) [ter-C4H9Br] (M) t (min) [ter-C4H9Br] (M)0 0,1040 0 0,1056

195 0,0896 18 0,0856380 0,0776 40 0,0645600 0,0639 72 0,0432

Dois experimentos foram realizados em temperaturas diferentes e os dados encontrados estão natabela apresentada.

 A – Qual a equação de velocidade desta reação ? Quais os valores de constante velocidade a cadatemperatura dada ?

B – Qual a energia de ativação desta reação ? (E = 20.973 cal/mol)C – Qual a concentração de HBr formado após 3 horas de reação a 40 oC ? (Dado: C Ao = 0,10 M)

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

19 - O íon tricloroacetato em solventes ionizantes que contém H+  se decompõe em CO2  eclorofórmio, de acordo com reação :

H+  + CCl3COO-  →  CO2  + CH3Cl3 

 As constantes de velocidade desta reação em função da temperatura são as seguintes:

T (K) 323 328 333 338 343 348 353k (s-1) 6,52E-07 1,53E-06 3,49E-06 7,8E-06 1,7E-05 3,62E-05 7,55E-05

Calcular: A) a energia de ativação desta reação.B) o tempo de meia vida da reação a 100oCC) o tempo necessário para que ocorra 40% de conversão a 90oC

SEGUNDA ORDEM

20 - (P1 – 2001) - Uma reação de segunda ordem do tipo A + B →  produto é realizada a 20ºCcom concentrações iguais dos dois reagentes (0,01 mol/l) e obteve-se um tempo de meia-vida de 150segundos. A mesma reação realizada a 25ºC obteve uma constante de velocidade k = 0,784 L/mol.seg.

Calcule a energia de ativação da reação.Respostas: E = 5.608 cal/mol

21) - (P1 – 2001) - A constante de velocidade da reação A + B ⇒  produtos é de k = 0,00346(L/mol.s) a 45oC. Sabendo-se que a velocidade desta reação dobra após um aumento de temperatura de10oC, calcule o tempo para uma conversão de 40% da reação a 80 oC, nas seguintes concentrações iniciais:

 A - C Ao = CBo = 0,10 M (t = 202,2 min)B - C Ao = 0,10 M , CBo = 0,45 M (t = 36,2 min)

22) - (P1 – 2000) -Uma espécie química A reage , em fase aquosa, para formar R em um reatordescontínuo, de acordo com a seguinte estequiometria : A →  R.

No primeiro minuto, sua concentração cai de 2,03 M para 1,97 M. Qual é a equação de velocidadepara a reação, se a cinética for de segunda ordem em relação ao componente A ?

Resposta: -r  A = 0,015C A2 

23 – (P1 – 1999) - Uma reação de segunda ordem do tipo A + B →  produtos foi conduzidanuma solução que inicialmente era 0,050 M de A e 0,080 M de B. Decorridos uma hora, a concentração de A caiu para 0,020 M. Calcule

 A – a constante de velocidadeB – o tempo de meia-vida da reação. (t½ = 42,80 min)

24 - (Exame 2.000) - A reação 2 A →  R é de segunda ordem com k = 3,5 x 10-4 L/mol.s atemperatura ambiente (25oC) e possui uma energia de ativação de 18.000 cal/mol. Calcular o temponecessário para a concentração de A cair de 0,260 M para 0,011 M. A) a 25 oC ; B) a 40oC ?

Respostas: A) t = 4145 min B) t = 967 min

25) (P1 – 2006) - A reação A + 2B →  3R possui a seguinte equação de velocidade: –r  A =0,0125C ACB (mol/L.min) e é realizada em fase liquida em um reator a volume constante.

 A reação é realizada a partir de uma concentração inicial de A e B, de 1,0 M e 1,5M,respectivamente.

Calcule o tempo necessário para que as concentrações de A e B sejam iguais? (t = 64,9 min)

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Escola de Engenharia de Lorena - USPCinética Química – Capítulo 03 – Reações Irreversíveis

Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

26) – (P1 – 2005) - DeMore e um grupo de colaboradores [Chemical Kinetics and Photochemicaldata for use in stratospheric modeling: Evaluation Number 11, JPL Publication 94-26 (1994)] verificaramque os átomos de cloro reagem rapidamente com o ozônio, em fase gasosa, através da seguinte reaçãoelementar bimolecular:

Cl + O3    ClO + O2  onde k = 1,7x1010e-260/T (L.mol-1 s-1) 

Estimar a velocidade da reação: A) a 20 km de altura (T = 220K), onde [Cl] = 5x10-17 M e [O3] =8x10-9 M e B) a 45 km de altura (T = 270K), onde [Cl] = 3x10-15 M e [O3] = 8x10-11 M.

C) Qual a energia de ativação desta reação? (E = 517,4 cal/mol)

27) – (Exame 2.000) - A realização de um experimento cinético em duas temperaturas diferentespermite a identificação da energia de ativação da reação estudada. Uma reação de segunda ordem, deestequiometria conhecida (A + 2B →  3R) é então estudada em duas temperaturas diferentes. Osresultados obtidos após 1 hora de reação são os seguintes :

T (K) 330 350X A (%) 25 60

O estudo foi realizado a partir de concentrações iniciais de A e B iguais a 1,2 M e 2,4 M,respectivamente. Utilizando-se da mesmas concentrações iniciais acima, determine a 340K :

 A - o tempo necessário para que ocorra uma conversão de 30 %B – a concentração de R após 1 minuto de reação.Respostas: A) t = 35,6 min B) CR = 0,042 M

28) (P1 – 2006) - A equação da constante de velocidade da reação de dimerização do butadienoem função da temperatura é a seguinte:

T k 

5680673,7log   −=   onde k é dado em (M)-1(s)-1

 A – Qual a energia de ativação desta reação?B – Qual o tempo de meia-vida desta reação a 300oC, para C Ao = 0,50 M?C – Qual a conversão a 350oC após 10 minutos de reação, para C Ao = 0,50 M?

29) (P1 – 2006) - A realização de um experimento cinético em duas temperaturas diferentes permitea identificação da energia de ativação da reação estudada. Uma reação química irreversível de segundaordem a volume constante (A + B →  produtos) é estudada a partir de concentrações iniciais iguais a0,55M.

Os resultados obtidos estão na tabela abaixo:

T (oC) t (min) X A 10 60 32,025 30 67,5

Considerando as mesmas concentrações iniciais, calcular: A - o tempo necessário para que ocorra uma conversão de 90% a 40oC.B - a temperatura na qual ocorre uma conversão de 30 % em 2 horas.

Considerando C Ao = 0,55M e CBo = 1,50M, calcular:C – o tempo necessário para uma conversão da reação de 32% a 10 oC.D – a conversão da reação após 30 minutos a 25oC. (X A = 0,982)

30 – (P2 – 2001) - A constante de velocidade da reação 2,4-dinitroclorobenzeno com a piperidina foideterminada por Burnett e Crockford [J. Chem. Ed. 33, 552 (1956)] e vale 1,11 L/mol.min a 25oC e 0,200 a

0

o

C.  A – Calcular a energia de ativação. (E = 11.081 cal/mol)

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Escola de Engenharia de Lorena - USPCinética Química – Capítulo 03 – Reações Irreversíveis

Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

B – Calcular a conversão da reação a 10oC após 1 hora a partir de concentrações iniciais iguais a0,50 M para ambos os reagentes. (X A = 0,925)

C – Calcular a conversão da reação a 10oC após 1 hora a partir de uma concentração inicial de 2,4-dinitroclorobenzeno de 0,20 M e de uma concentração inicial de piperidina de 0,40 M. (X A = 0,996)

Dado: A relação estequiométrica entre os reagentes é 1:1.

31 – (P1 – 2006) - A reação A + B ⇒  R + S é uma reação bimolecular e a sua constantede velocidade é 0,00654 (L/mol.seg) a 17ºC.

Em uma determinada experiência foram utilizadas concentrações iniciais de A e B iguais a 0,40moles/litro e 0,70 moles/litro, respectivamente.

Calcular o tempo necessário para que:a) a velocidade de consumo de A diminua até a metade de seu valor inicial.b) a concentração de B diminua 40% em relação a sua concentração inicial. ( t = 353,3 s)

Determine:c) A energia de ativação da reação, sabendo-se que a velocidade da reação triplica quando

realizada a 33ºC.

d) A equação de velocidade em função da temperatura. (-r  A = 8,7x106e-6093/TC ACB)

32 – (P2 – 2004) - A reação A + B ⇒  R + S é uma reação bimolecular e a sua constantede velocidade é 0,0032 L/mol.seg a 30ºC.

Em uma determinada experiência foram utilizadas concentrações iniciais de A e B iguais a 1,25 M e1,80 M, respectivamente.

Determine: A - A velocidade inicial de consumo do reagente A .B - O tempo para que a velocidade de consumo de A diminua até a metade de seu valor inicial.C - O tempo para que a conversão de B seja de 50%. ( t = 329,1 seg)D - A energia de ativação da reação, sabendo-se que a velocidade da reação triplica após um

aumento de 17,5ºC na temperatura da reação. (E = 12.300 cal/mol)

33) – (Exame – 1997) - A reação irreversível de um maleato (M) { M + R →  2 S + T } é desegunda ordem e ocorre em fase líquida. Análises experimentais a 20ºC permitiram a determinação daconcentração molar do produto S em diversos tempos, conforme apresentado na tabela a seguir: Asconcentrações iniciais dos reagentes M e R utilizados foram de 1,0M e 2,0M, respectivamente:

t (min) 0 10 20 30 40 50CS (M) 0 0,352 0,612 0,824 0,996 1,138

Determine a equação de velocidade desta reação em moles, litros e minutos. (-r  A = 0,01C ACB)

34) - (P1 – 1997) A reação química entre paratoluenosulfonato de metila e iodeto de sódio emsolução de acetona a 26,5oC é uma reação de segunda ordem. Esta reação foi estudada e asconcentrações molares dos reagentes foram obtidas através do tempo conforme dado na tabela a seguir :

t (h) 0 1 2 3 4 5 6 8C x 102 (M) 5,0 4,72 4,48 4,26 4,03 3,86 3,70 3,40

Calcular: A - a constante de velocidade.B - o tempo de meia-vidaC - o tempo de um quarto de vida.D - O que aconteceria com o estudo cinético desta reação caso um dos reagentes fosse introduzido

em excesso no meio reacional?

Respostas: a) k = 1,176 (L/mol.h) b) t ½ = 17 h c) t ¼ = 5,66 h

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Escola de Engenharia de Lorena - USPCinética Química – Capítulo 03 – Reações Irreversíveis

Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

35 – (Exame – 1999) A reação irreversível de segunda ordem A → produtos, foi estudada e osresultados obtidos foram os seguintes:

t ( min) 83 193 295 430C A (M) 0,329 0,242 0,194 0,154

a) Confirme graficamente a ordem e calcule a constante de velocidade.b) Qual a concentração do reagente A no início da reação ( t = 0)c) Qual o tempo de meia-vida desta reação?Resposta: a) k = 0,00996 (L/mol.min) b)C A0= 0,452 M c) t1/2 = 222 min

36 - (P1 – 1999) - A reação n-C3H7Br + S2O32-  ⇒  C3H7S2O3

-  + Br -  em solução aquosaé de segunda ordem global e de ordem parcial um para cada um dos reagentes.

Os seguintes dados foram obtidos a 37,5oC:

[S2O32-] (milimol/dm3) 96,6 90,4 86,3 76,6 66,8

t (seg) 0 1.110 2.010 5.052 11.232

 A concentração inicial do n-C3H7Br utilizado neste experimento foi de 39,5 milimol/dm3.Calcule a constante de velocidade usando o método gráfico. (k = 1,6x10 –6 L/milimol.s)

37) (P1– 1989) A dimerização do butadieno em fase gasosa é uma reação de segunda ordem emrelação ao butadieno. A cinética deste processo foi estudada por medidas da pressão total do sistema emdiferentes intervalos de tempo em um reator de paredes rígidas e fixas. Os resultados encontrados paraeste experimento a 599,2 K estão dados na tabela a seguir:

t (min:seg) 0 6:12 14:30 29:18 49:50 68:05 90:05 136:12P (Pascal) 84200 80900 76800 71400 66400 63300 60400 56400

CH CH CH2 2 2− −  

2 2 2 2H C HC HC CH CH C= − = → =  CH CH CH2 2 2− −  

Determine:a) A constante de velocidade em Pascal, seg.b) A constante de velocidade em atm, seg.c) A constante de velocidade em mol, litro, min. (k = 0,8456 L/mol.min)d) A concentração molar após 2 horas de reaçãoe) O tempo no qual a conversão é de 50% (t ≅ 70 min)f) Aproximadamente o número de dias necessário para o final da reação (considere uma conversão

de 99,99%). (t = 485 dias)

38) A hidrólise do nitrobenzoato de etila por hidróxido de sódio aquoso foi observada a 25ºC portitulação do hidróxido em diversos tempos, conforme a tabela a seguir. A titulação foi feita com HCl 0,01Nem alíquotas de 10ml do meio reacional. As concentrações iniciais do nitrobenzoato de etila e hidróxido desódio eram de 0,01N.

tempo (min:seg) 1:35 2:20 3:42 5:34 13:25 22:44V ácido (ml) 9,3 9,0 8,5 7,9 6,1 4,8Determine a lei de velocidade da reação.Resposta: -r  A = 0,0794C ACB (mol/L.s)

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

39 - (P1 – 1997) – Um estudo da reação entre os reagentes brometo de etileno e iodeto de potássioem metanol a 99% foi conduzido na temperatura de 59,72oC. Partindo-se das concentrações iniciais a0,02864M e 0,1531M, para o brometo de etileno e iodeto de potássio, respectivamente, foram obtidos osseguintes dados:

t (h) 0 8,25 11,3 13,3 15,5 17,3 20,3 23,3XC2H4Br2  0 0,286 0,363 0,410 0,457 0,489 0,539 0,579

 A equação estequiométrica é: C2H4Br 2  + 3 KI →  C2H4  + 2 KBr + KI3.a) Verificar se os dados experimentais se ajustam a uma reação de segunda ordem e

determinar a constante de velocidade desta reação.b) Qual o tempo de meia-vida desta reação ?c) Qual a concentração do iodeto de potássio após 10 horas de reação ?

Dado : Equação matemática para estudo de reação irreversível de segunda ordem do tipo A + 3 B→  produtos, com M ≠  3 e onde (-r  A) = kC ACB

40) – (P1 – 1999) - A reação gasosa 2 NO2  + F2 ⇒  2 NO2F é de primeira ordem emrelação ao NO2 e ao F2. A constante de velocidade da reação é de 38x10-3 L/mol.seg a 27oC.

Calcule o número de moles de NO2, F2 e NO2F presentes após 10 minutos de reação, a partir deuma quantidade inicial de 2 moles de NO2 e 3 moles de F2 introduzidos em um recipiente de 400 litros a270C.

Respostas: nF2 = 2,72 mols ; nNO2 = 1,44 mols e nNO2F = 0,56 mols

DEMAIS ORDENS

41) Determine uma equação matemática de conversão (X A) do reagente em função do tempo parauma reação irreversível (n = 1,5) a volume constante do tipo : A →  produtos. Em seguida, determine otempo de meia vida desta reação. (a equação deve ficar em função de k e C Ao).

Resposta: Ao

C k t 

828,0

2

1   =  

42 - (P1 – 2001) – Deduza uma equação matemática de conversão (X A) em função do tempo parauma reação irreversível de ordem 3 a volume constante do tipo : A →  produtos e determine o tempo demeia vida desta reação para k = 1 L2/mol2min e C Ao = 1 M. ( t1/2 = 1,5 min ).

43 – (P2 – 2003) - A reação em fase gasosa: A   2,7 R é de ordem zero. Em um reator, avolume constante, iniciando com 80% de A e 20% de inertes temos:

tempo (h) 0 1pressão total (atm) 1 1,5

Qual será a pressão total no tempo t = 1, se introduzirmos A no reator:a) A uma pressão total de 10 atm, sem inertes.b) A uma pressão total de 10 atm, mas com 90% de inertes. (π = 10,50 atm)

t  M kC 

 X  M 

 X  M  Ao

 A

 A )3(

)1(

3ln   −=⎥

⎤⎢⎣

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

44 - (P2 – 2004) - Para uma determinada reação química irreversível a volume constante cujaestequiometria é do tipo: A + βB ⇒  ϕR são conhecidas as seguintes informações:

Inicio da Reação(t = 0)

Final da Reação(t = ∞)

C A (M) 1,5CB (M) 0,25CR (M) 4,5

X A  100%XB  75%

 A- Complete a tabela acimaB- Qual a equação estequiométrica desta reação?C- Qual o tempo de meia-vida desta reação se ela for uma reação de ordem zero? (Dado: Considere

k=1L/mol.min) (t½ = 0,75 min)D- Explique como é possível para a equação estequiométrica encontrada o fato desta reação ser de

ordem zero.

45 – (P1 – 2003 - adaptado Fogler 5-3) A isomerização irreversível A →  R foi conduzida emum reator batelada e foram obtidos os seguintes dados de concentração-tempo

t (min) 0 3 5 8 10 12 15 17,5C A (mol/L) 4,0 2,89 2,25 1,45 1,00 0,65 0,25 0,07

(a) Suspeita-se que esta reação seja de ordem 0,5. Verifique se esta suspeita é consistente com osdados experimentais obtidos.

(b) Se você tivesse que repetir esta experiência para determinar a cinética, o que você faria de mododiferente? Você a realizaria a temperatura igual, mais baixa ou mais alta? Registraria diferentespontos experimentais? Explique.

(c) Acredita-se que o técnico cometeu um erro de diluição em uma das concentrações medidas. O quevocê acha?

46 – (P2 – 1999) - A decomposição do (CH3)2O é uma reação de ordem 1,5 e foi estudada a 777 Ka partir de quatro ensaios utilizando concentrações iniciais diferentes. A tabela abaixo apresenta o temponecessário para que ocorresse uma conversão de 31% em cada um dos ensaios realizados.

C Ao (mol/litro) x 103  8,13 6,44 3,10 1,88t (seg) 590 665 900 1140

 A - Determine a constante de velocidades desta reação.B – Qual o tempo de meia-vida desta reação a partir das seguintes concentrações iniciais : 0,010 e

0,030 mol/litro ? (t½ = 1045,4 s ; t½ = 603,6 s).

47 – (P1 – 2006) - A reação irreversível A →  2R + ½S foi realizada em um reatorbatelada a uma dada temperatura constante.

Os seguintes dados de concentração-tempo foram obtidos:

t (min) 0 29 54 85 123 171 236 330 485C A (M) 1 0,872 0,775 0,682 0,585 0,488 0,395 0,297 0,205

Suspeita-se que esta reação seja de ordem 1,5.

 A - Confirme esta suspeita e calcule a constante de velocidade desta reação.B - Qual a concentração de R após 5 horas de reação? e a de S após 12 horas de reação?C - Quais os tempos de meia-vida desta reação para as seguintes concentrações iniciais: 0,010,

0,020, 0,030, 0,040 e 0,050 mol/litro? Apresente as respostas numéricas e esboce um gráfico deconcentração inicial versus t1/2. O que você conclui a partir do gráfico?

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

48 – (P1 – 2006) - A reação irreversível A →  R + 3S foi realizada em um reatorbatelada a uma dada temperatura constante.

Os seguintes dados de concentração-tempo foram obtidos:

t (min) 0 5 10 30 60 100

C A (M) 0,875 0,745 0,650 0,425 0,280 0,194Suspeita-se que esta reação seja de ordem 1,75.

 A - Verifique se esta suspeita e calcule a constante de velocidade desta reação.B - Qual a concentração de R após 2h de reação? e a de S após 6h de reação? (Cs = 2,48M)C - Quais os tempos de meia-vida desta reação para as seguintes concentrações iniciais: 0,010,

0,020, 0,030, 0,040 e 0,050 mol/litro? Apresente as respostas numéricas e esboce um gráfico deconcentração inicial versus t1/2. O que você conclui a partir do gráfico?

PARTE 2 – REAÇÕES DE ORDEM INDEFINIDA

CONCENTRAÇÃO X TEMPO

49) - (P1 - 2001) - Dados experimentais obtidos a partir de uma reação A →  B são apresentadosna tabela abaixo:

tempo (s) 100 300 400Concentração de A (M) 0,50 0,25 0,20

Determine: A) a ordem da reação; B) o valor da constante de velocidade da reação e C) o tempo demeia-vida para uma concentração de 1 mol/L   (t½ = 100 s)

50) – (P1 - 2003) - No Michigan Center Hospital foi feito um estudo com 81 pacientes cominsuficiência cardíaca congestiva a partir de 1971. O numero N de pacientes que sobreviveram à doençadepois de um determinado tempo (t) que a mesma foi diagnosticada encontra-se na tabela abaixo.

t (anos) 0 1 3 5 7 9N 81 64 44 31 24 15

 A) Utilizando-se de conceitos similares aos adquiridos no curso de cinética, identifique umaequação de velocidade para o seguinte fenômeno:

Homem com insuficiência cardíaca congestiva →   Homem morto

B) Estime o numero de vivos após 15 anos (R:: 4 homens)

51) - (P1 – 2003) - Os dados da tabela seguinte aplicam-se à formação da uréia a partir do cianatode amônio (NH4CNO →  NH2CONH2).

No estado inicial, 22,9 g de cianato de amônio estão dissolvidos em água suficiente para completar1,0 L de solução. Determinar a ordem da reação, a constante de velocidade e a massa de cianato deamônio remanescente depois de 5 horas de reação. (Resposta: m = 2,94g)

t (min) 0 20 50 65 150massa uréia (g) 0 7 12,1 13,8 17,7

52) – (Exame – 1997) - A reação da isomerização do cis-dietileno-diamino-dicloro-cobalto-III emmetanol teve a sua cinética estudada a partir da evolução da concentração molar do reagente que foiacompanhada ao longo do tempo, tendo sido obtido os resultados da tabela abaixo. Determinar a equaçãode velocidade da reação e calcular seu tempo de meia-vida. (t½ = 146 min)

tempo (min) 0 10 20 47 80 121C A (M) 0,119 0,115 0,108 0,096 0,081 0,066

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

53) – (P2 – 1998) - Uma reação do tipo A ⇒  produtos foi estudada a 35oC e 70oC partindo-sede concentração inicial de A de 0,5 moles/litro.

T = 35oCt (s) 1200 2400 3600 3900

C A (M) 0,483 0,467 0,451 0,446T = 70oC

t (s) 600 900 1200 1500C A (M) 0,338 0,281 0,231 0,190

Determine:a - a ordem da reação.b - a constante de velocidade da reação em cada uma das temperaturas.c - a energia de ativação da reação. (E = 18.768 cal/mol)d - a conversão do reagente A após 2 horas de reação a 39oC. (X A = 0,263)e - o tempo de meia-vida da reação nas temperaturas de 30oC, 40oC, 50oC, 60oC e 70oC e esboce

um gráfico com estes resultados. 

54) - (P1 – 1998) - A reação irreversível A + B →  3 C ocorre em fase líquida. Análisesexperimentais a 20ºC permitiram a determinação da concentração molar do produto C em diversos tempos,conforme apresentado na tabela a seguir: As concentrações iniciais dos reagentes A e B foram de 0,45 M

t (min) 0 1 2 4 8 15 40Cc(M) 0 0,114 0,200 0,333 0,500 0,666 0,891

Determine:a) A equação de velocidade desta reação (moles, litros e minutos)b) A concentração molar de A após 1 hora de reação (C A = 0,1274 M)

55 – (P1 – 2005) - Dvorko e Shilov [Kinetics and Catalysis, 4(212), 1964] estudaram a reação deadição do HI no ciclohexeno em uma solução de benzeno através do acompanhamento da concentração doHI ao longo do tempo e os dados encontrados estão na tabela abaixo.

 A concentração inicial do HI foi de 0,106 M e do ciclohexeno foi de 0,123 moles/litro.

C6H10  + HI ⇒  C6H11I

t (s) 150 480 870 1.500 2.280

CHI (M) 0,099 0,087 0,076 0,062 0,050

Determinar: A) A equação de velocidade da reação.B) O tempo de meia vida da reação. (t1/2 = 34,6 min)

C) Se as concentrações iniciais dos dois reagentes forem iguais (0,106 M), qual o tempo de meia-vida? . (t1/2 = 42,85 min)

56 – (P2 – 2005) - A reação química CH3COOC2H5  + NaOH →  CH3COONa + C2H5OH foiestudada na temperatura de 291,2K e as concentrações molares dos reagentes foram determinadas com odecorrer do tempo e se encontram apresentadas na tabela abaixo :

t (min) 0 178 273 531 866 1510 1918[CH3COOC2H5] (M) x 103  9,80 8,92 8,64 7,92 7,24 6,46 6,03

[NaOH] (M) x 103  4,86 3,98 3,70 2,97 2,30 1,51 1,09

Calcular: A – a constante de velocidade da reaçãoB – o tempo de meia-vida da reação. . (t1/2 = 785 min)C – o tempo necessário (em horas) para uma conversão de 99 % da reação.

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Escola de Engenharia de Lorena - USPCinética Química – Capítulo 03 – Reações Irreversíveis

Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

57 - Para uma reação do tipo A + B →  2C + D em fase líquida foram obtidos os dados databela abaixo a 20ºC. As concentrações iniciais de A e B são respectivamente 1,5 e 3 mols/litro.

t (seg) 1,18 2,88 5,6 11,0 ∞ XB  0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Determine:a) A lei de velocidade a 20ºC.b) O tempo necessário para que a concentração de A caia para a metade. (t = 4,06 s)c) O tempo necessário para que a concentração de B diminua de um terço. (t = 6,94 s)

58 – (P1 – 2005) - A reação entre propionaldeído e acido cianídrico foi estudada a 25ºC. em umasolução aquosa a 25ºC, as concentrações ao longo do tempo foram as seguintes:

t (min) 0 2,55 5,39 12,45 17,02 ∞ (HCN), mol/L 0,0991 0,0906 0,083 0,0706 0,0653 0,0424

(C3H7CHO), mol/L 0,0566 0,0482 0,0406 0,0282 0,0229 0

Determinar: A) a equação de velocidade desta reação.B) o tempo de meia-vida da reação. . (t1/2 = 12,5 min)

59 – (P2 – 2006) - A reação química de hidrólise alcalina do acetato de etila possui a seguinteequação estequiométrica:

H3COOC2H5  + OH-  →  H3COO- + C2H5OH

Esta reação foi realizada experimentalmente a temperatura constante a partir das concentraçõesiniciais do acetato de etila e do alcali de 0,0121M e 0,0258M, respectivamente.

 A concentração do alcali foi acompanhada ao longo do tempo e os resultados obtidos encontram-sena tabela abaixo:

t (seg) 224 377 629 816 ∞ COH- (M) 0,0226 0,0210 0,0192 0,0182 0,0137

Determine:a) A equação de velocidade desta reação nas unidades: mol, litro e minuto.b) O tempo de meia-vida desta reação.c) A concentração molar dos produtos formados após uma hora de reação. (CR = CS = 0,0117M)

60) (P2 – 1992) - Acetato de metila é saponificado por um alcali (CH3COOCH3  + NaOH → CH3COONa + CH3OH) a 25ºC. Esta reação foi estudada a partir do acompanhamento da concentraçãodo alcali em diversos tempos, conforme apresentado na tabela:

t (min) 0 3 5 7 10 15 25[NaOH] (mol/l) 0,010 0,00740 0,00634 0,00550 0,00464 0,00363 0,00254

Sabendo-se que não existe excesso de nenhum dos reagentes, determine:a) A equação de velocidade desta reação a 25ºC.b) A concentração do alcali após 1 hora de reaçãoc) A concentração do acetato de sódio após 2 horas de reaçãod) O tempo necessário em horas para que ocorra 99,99% de conversão do alcali.e) Um esboço de curva de concentração x tempo para o alcali e para o metanol.Respostas: B) C A = 0,0012 M C) CR = 0,00924 M D) t = 1.418 horas

61) A saponificação do acetato de etila em solução de hidróxido de sódio (CH 3COOC2H5 + NaOH→  CH3COONa + C2H5OH) a 30ºC foi estudada por Smith e Lorenson em 1939. As concentraçõesiniciais de éster e alcali foram ambas de 0,05 mol/dm3 e a diminuição na concentração do éster (x), foimedida em diversos tempos e está apresentada na tabela a seguir.

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Escola de Engenharia de Lorena - USPCinética Química – Capítulo 03 – Reações Irreversíveis

Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

Calcular a equação de velocidade da reação.

x (mol/dm3)  0,00591 0,01142 0,01630 0,02207 0,02717 0,03147 0,03644tempo (min) 4 9 15 24 37 53 83

62) – (P2 – 1995) - Para a reação 2FeCl3  + SnCl2  →  2FeCl2  + SnCl4  em solução aquosaforam obtidos os seguintes dados a 25ºC.

t (min) 1 3 7 11 40y (mols/litro) 0,01434 0,02664 0,03612 0,04102 0,05058

onde y é a quantidade de FeCl3 que reage em mols/litro. As concentrações iniciais de SnCl2 e FeCl3 são de0,03125 e 0,0625 mols/litro. Determine a equação de velocidade desta reação.

63) - (Exame – 1.998) - A reação (CH3)3CBr + H2O ⇒  (CH3)3COH + HBr foi estudadae os dados experimentais obtidos encontram-se apresentados na tabela abaixo.

t (h) 0 3 6 10 20 34[(CH3)3CBr] (102 mol/l) 10,4 8,9 7,8 6,4 3,5 2,1

Determine:a) a equação de velocidade da reação.b) a concentração molar do (CH3)3CBr após 60 horas de reação.C) O tempo de meia-vida da reação. (t½ = 13,65 h)

64) -(P1 – 1999) - A reação entre o brometo de isobutila e o etóxido de sódio em etanol, a 99,15oC,foi estudada por I. Dostrovsky e E.D.Hughes (J.Chem.Soc. p.157 – 1946) e os dados principais encontram-se listados na tabela abaixo

t (min) [C4H9Br] (M) NaOEt (M)

0 0,0505 0,07625 0,0446 0,070310 0,0398 0,065517 0,0340 0,059630 0,0275 0,053250 0,0193 0,045170 0,0150 0,040790 0,0119 0,0376120 0,0084 0,0341

Calcule: A - a equação de velocidade desta reação em mols, litros e minutos.B - o tempo de meia-vida desta reação. (t½ = 34,21 min)

65) - (P1 – 2000) - A reação CH3COCH3  + HCN →  (CH3) 3CCNOH foi estudada em soluçãoaquosa por Svirbely e Roth [J. Am. Chem. Soc., 75, 3109 (1953)]. Utilizaram concentrações iniciais de0,0748 M para o HCN e 0,1146 M para a acetona e os seguintes dados foram obtidos :

t (min) 73,2 172,5 265,4 346,7 434,4[HCN] (Molar) 0,0710 0,0655 0,0610 0,0584 0,557

 A – Determine a equação de velocidade desta reação.B – Qual o tempo de meia vida da reação?C – Qual o tempo de reação para o qual a concentração da acetona é o dobro da concent. HCN?

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Escola de Engenharia de Lorena - USPCinética Química – Capítulo 03 – Reações Irreversíveis

Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

66 – (P2 – 2006) - A reação química A →  3R foi realizada a 25ºC e os dados experimentaisobtidos encontram-se na tabela abaixo:

t (min) 0 2 6 15 30C A (M) 0,482 0,462 0,420 0,329 0,185

Sabe-se que a velocidade desta reação aumenta 2,4 vezes se realizada a 40oC. Determinar: A) a equação de velocidade da reação a 25oCB) a energia de ativação da reaçãoC) a equação de velocidade da reação em função da temperatura.D) a concentração de R após 20 minutos a 20ºC? (CR = 0,444M)

67) - (P1 – 2001) – A reação química 2C2H5OH + 2 Br 2  →  CH3COOC2H5  + 4 HBr érealizada na presença de uma grande quantidade de álcool em excesso. Esta reação química é estudada atemperatura ambiente a partir de dois experimentos diferentes.

Experimento I – Após 4 minutos de reação verifica-se que ocorreu uma conversão de 25% nareação, mas perde-se o controle da reação daí em diante por descuido do laboratorista com C Ao=0,00424M.

Experimento II – A concentração do bromo é acompanhada em função do tempo e os dadosencontrados estão na tabela a seguir.

t 0 4 6 10 15C A (M) 0,00424 0,00314 0,00279 0,00224 0,00178

 A – Qual a equação de velocidade desta reação ?B – Ambos os experimentos confirmam a equação de velocidade encontrada. Explique a sua

resposta.C – Qual a concentração de HBr formado após meia hora de reação. (CHBr = 0,00608M)

68 – (P1 – 2004) - A reação A + B ⇒  2 R ocorre em fase líquida. Esta reação foi estudada em

cinco experimentos diferentes a partir da variação da concentração inicial de ambos os reagentes. A concentração do reagente A foi verificada em cada experimento decorrido um tempo t e os

resultados encontrados estão na tabela abaixo.

ensaio 1 2 3 4 5C Ao (M) 0,10 0,10 0,10 0,20 0,30CBo (M) 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60t (min) 116 158 72 104 155C Af  (M) 0,050 0,025 0,040 0,047 0,033

 A – Qual a equação de velocidade desta reação?B – Qual o tempo necessário para uma conversão de 50% a partir de concentrações iniciais iguais

(C Ao = CBo = 0,01 M)?. (t = 2870 min)

69 – (P1 – 2005) - H2O2 reage com S2O3-2 em meio fracamente ácido segundo a reação:

2H+  + H2O2  + 2S2O3-2

  2H2O + S4O6-2

Partindo-se de concentrações iniciais do peróxido e de tiosulfato iguais a 0,0368M e 0,0204M,respectivamente, os dados obtidos para a concentração do tiosulfato ao longo do tempo estãoapresentados na tabela a seguir:

t (min) 16 36 43 52

[S2O3-2]x103 (M) 10,3 5,18 4,16 3,13

Determinar:

 A) a equação de velocidade desta reação.B) a concentração do peróxido após 2 horas de reação. (C A = 0,0268M)C) o tempo de meia vida da reação se as concentrações iniciais utilizadas forem iguais (0,0204M).

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

70) - (P2 – 2002) - O radical ClO decai rapidamente de acordo com a reação 2ClO → Cl2  + O2 Obtiveram-se os seguintes dados numa experiência de decomposição.

t /(10-3 s) 0,12 0,62 0,96 1,6 3,2 4,0 5,75[ClO]/(10-6M) 8,49 8,09 7,10 5,79 5,20 4,77 3,95

 A – Calcule a equação de velocidade desta reação.B – Calcule a concentração do ClO no tempo zero (C AO = 8,71 x10-6 M)

71) – (P1 – 2003) - A reação A + 2B →  produtos ocorre à fase liquida na temperaturaambiente. Um grupo de pesquisadores estuda esta reação química a partir do acompanhamento dasconcentrações molares de ambos os reagentes a partir do uso de equipamentos instrumentais e plota osgráficos a seguir. A partir deste gráfico, determine a equação de velocidade desta reação.

0 20 40 60 80 100 120 1400,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

   C  o  n  c  e  n   t  r  a  ç   ã  o

t (minutos)

 

72) – (P1 – 2002) - Sviberly e Roth em 1953 estudaram a cinética de reação química entre ácidocianídrico (HCN = A) e acetaldeído (CH3CHO = B) que formam o acetaldeído cianohidrico [CH3CH(OH)CN]em um reator a volume constante a 25ºC.

Os resultados encontrados foram os seguintes:

t (min) 3,28 11,12 24,43 40,35 67,22 ∞ C Ax102(m) 6,57 6,19 5,69 5,15 4,63 2,73CBx102(m) 3,84 3,46 2,96 2,42 1,90 0

Calcule: A - a equação de velocidade desta reação.B - a concentrações iniciais do HCN (A) e do CH3CHO (B). (C AO = 0,06746 M e (CBO = 0,04015 M)C - o tempo de meia-vida de reação. (t1/2 = 60 min)

73) – (Exame – 2001) - A reação química N2O5  →  N2O4  + ½ O2  foi estudada ao longo dotempo e os resultados encontrados para a concentração do reagente encontram-se na tabela a abaixo:

t (min) 0 184 319 526 867 1198 1877 2315 3144C A (M) 2,33 2,08 1,91 1,67 1,36 1,11 0,72 0,55 0,34

A

B

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

 A – Qual a equação de velocidade desta reação ?B – Qual a concentração de O2 após 1 dia de reação ?C – Plote o gráfico de concentração versus tempo para as três substâncias químicas participantes

da reação.

74) – (P1 – 2001) - A reação irreversível A + B →  2R + S ocorre em fase líquida. Análisesexperimentais a 20ºC permitiram a determinação da concentração molar do produto R em diversos tempos,conforme apresentado na tabela a seguir: As concentrações iniciais dos reagentes A e B utilizados foramde 1,0M e 2,0M, respectivamente:

t (min) 5 9 12 15 19 23CR(M) 0,6 0,92 1,1 1,24 1,4 1,5

Determine:a) A equação de velocidade desta reação (mols, litros e minutos)b) A concentração molar de B após 30 minutos de reação. (CB = 1,18 M)c) o tempo necessário para que a conversão da reação seja de 40%. ( t = 7,25 min)

PRESSÃO X TEMPO 

75 – (P1 – 2005) - A altas temperaturas etilamina decompõe-se, através de uma reação irreversível,em amônia e etileno, conforme a seguinte reação estequiométrica: C2H5NH2(g)  C2H4(g) + NH3(g).

Taylor estudou esta reação, a partir de etilamina pura, a 500ºC e a uma pressão inicial de 55mmHg.Os resultados obtidos por ele estão na tabela abaixo:

t (min) 2 4 8 10 20 30 40∆π (mmHg) 9 17 29 34 47 52 53,5

Determinar: A) a equação de velocidade desta reação.

B) o tempo de meia-vida da reação.C) a pressão total o reator no tempo de meia-vida da reação. (π = 82,5 mmHg)

76) - (Exame - 2002) - A reação 2A →  2R + S + T ocorre em fase gasosa a 200ºC. Aalimentação a ser introduzida no reator continha 50% de inertes e 50% da substância A. Foram realizadasvárias medidas da pressão total do reator em vários tempos, e os resultados obtidos estão na tabela abaixo.Determine a ordem e a constante de velocidade da reação.

t (seg) 0 120 250 500 1000 1500 2500 ∞ π (mm Hg) 800 836,6 872,52 931,88 1020,27 1079,52 1145,87 1200

77) - (P1 – 1987) A reação A  ⎯→ 3R + S ocorre em fase gasosa a 250ºC. A alimentação a serintroduzida no reator contém 44,0625% do reagente A e o restante em inertes. Foram realizadas váriasmedidas da pressão total do reator em vários tempos, e os resultados observados estão na tabela a seguir. Após um longo período observou-se que não existia mais reagente no meio reacional.

t (seg) 0 100 200 375 432 548 675 831π (mmHg) 800 1237,2 1442,9 1567,3 1596,1 1640 1673,8 1703,3

Determine:a) A ordem da reaçãob) A constante de velocidade nas unidades mmHg e seg.c) A constante de velocidade nas unidades mol, litro e minutos.d) O tempo necessário para que metade do reagente A se transforme em produto. (t ≅ 142 seg) 

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

78 – (P1 – 2005) - A decomposição térmica do hidreto de arsênio: 2AsH3(g) ⇒  2 As(s)  + 3H2(g) foi investigada por Tamaru que acompanhou a pressão total da reação em função do tempo a 350 oC,conforme a tabela abaixo.

t (min) 0 4,5 16 25,5 37,7 44,7

π (mmHg) 392 403 437 454 481 489 A) Qual a equação de velocidade desta reação?B) Qual a pressão do hidrogênio no tempo de meia-vida da reação. (pH2 = 294 mmHg)

79) (Exame – 1989) - A reação de síntese dos fosfegos ocorre em fase gasosa e possui a seguinteestequiometria: A →  2P. Jim Crawford e T.S. Elliot estudaram esta reação a 280ºC e fizeram uma sériede medidas da variação da pressão total da reação como é dado na tabela a seguir:

t (seg) 0 51 206 751 1132 1575 2215π (mmHg) 15,03 15,48 16,74 20,33 22,27 23,98 25,89

Pede-se:

a) A equação de velocidade desta reação, sabendo-se que a mesma é irreversível.b) A pressão do reagente A após uma hora de reação.c) O tempo em que a pressão do reagente A atinge a metade da pressão inicial.d) A constante de velocidade nas unidades mols, litros e minutos.

80) (P1 – 1985) - Num pequeno reator equipado com um medidor sensível de pressão, é colocadauma mistura de 80% do reagente A e 20% do inerte, a 1 atm de pressão. A operação é efetuada a 25ºC.temperatura suficientemente baixa para que não haja reação apreciável. A temperatura é elevadarapidamente a 400ºC, e então são obtidos os dados da tabela a seguir. A equação estequiométrica dareação é A →  3P + R, estando todas as substâncias no estado gasoso. Determinar a equação develocidade nas unidades mols, litros e minutos que melhor se ajuste aos dados obtidos.

t (seg) 50 100 200 350 600 2.000 ∞ 

π (atm) 4,164 5,032 5,968 6,548 6,980 7,440 7,678

81) A dissociação do óxido de etileno forma monóxido de carbono e libera o gás metano. Estareação foi estudada em um reator de paredes rígidas a 687,7 K e determinou-se a variação da pressão totalda mistura reacional em diversos tempos como mostrado na tabela a seguir:

t (min) 0 4 7 9 12 18P (Pascal) x 105  0,155 0,163 0,168 0,172 0,178 0,188

CH2 — CH2 (g) ⎯→ CH4 (g) + CO (g)

O

Determinar a equação de velocidade em: A) Pascal e minutos e B) mols, litros e minutos.C) Qual o tempo necessário para que a concentração do óxido etileno caia para a metadeD) Qual o tempo que determina o final da reação (considere X A = 99,99%)

82) – (Exame – 1988) - A reação química CH COOCH C H H COg g g g3 3 2 4 2( ) ( ) ( ) ( )→ + +  foi

estudada a temperatura de 298 K e a tabela a seguir apresenta a variação da pressão total em função dotempo.

t (min) 0 6,5 13,0 19,9P (Pascal) 41.489,6 54.386,6 65.050,4 74.914,6

Calcule:

a) A equação de velocidade desta reação a 298 K.b) A concentração molar do reagente após dez minutos de reação.

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

83) – (Exame - 1989) - A reação de Diels - Alder entre ciclopentadieno e acroleína leva a formaçãode endometileno - 2,5 - tetra hidrobenzaldrído. A cinética dessa reação a 166ºC foi estudada seguindo-se adiminuição de pressão no meio reacional. Os resultados de três experimentos estão abaixo. A reação é dotipo A + C →  R e irreversível.

P Ao (mmHg)  PCo (mmHg)  t (seg) Δπ (mmHg)178,2 225 186 -10,9142,6 191,6 218 -8,8113,2 163,8 398 -10,5

Determinar a ordem e a constante de velocidade desta reação.

84) - (P1 – 1999) - A reação de dimerização do butadieno (2 C4H6 ⇒  C8H12 ) foi realizada emum reator fechado de paredes rígidas a 326oC. Seu estudo cinético deverá ser realizado a partir daevolução da pressão total deste reator ao longo do tempo conforme os seguintes dados :

t (seg) 0 731 1.751 3.652 5.403 7.140 10.600P (torr) 632,0 584,2 535,4 482,8 453,3 432,8 405,3

Calcule : A – a equação de velocidade em torr e segundos.B – a equação de velocidade em mol, litro e minutos.C – o tempo necessário para que a pressão do butadieno seja de 0,12 atm. (t = 406 min)

85) - (P1 – 2000) - C.N. Hinselwood e P.J. Ackey [Proc. R. Soc. (Lond), A115, 215 (1927)]estudaram a reação gasosa a volume constante da decomposição do éter dimetílico a 540oC em um reatordescontinuo. Partindo-se de éter dimetílico puro e sabendo-se que se trata de uma reação irreversível osdados encontrados estão na tabela abaixo.

 A estequiometria da reação é A →  3 R

t (seg) 390 770 1195 3155 ∞ Pressão total (mmHg) 408 488 562 799 931 A – Qual a pressão inicial do reator? (πo = 310,35 mmHg)B – Qual a equação da velocidade da reação?

87) – (Exame – 1998) - A variação da pressão parcial do azometano em função do tempo foiestudada a 600K e os resultados encontrados foram os seguintes:

t (s) 0 1000 2000 3000 4000p (torr) 820 572 399 278 194

CH3N2CH3(g)  ⇒  CH3CH3(g)  + N2(g) 

Determine: A) a equação de velocidade da reação e o seu tempo de meia-vida (t ½ = 1.923 min) eB) a pressão total do reator em seu tempo de meia-vida. (π = 1230 torr)

88) - (P2 – 2004) - A 500ºC e em fase gasosa, o ciclopropano isomeriza-se em propeno. Acompanhou-se o avanço da conversão com diversas pressões iniciais mediante processo de cromatografiaem fase gasosa. Os resultados foram os seguintes:

πo (torr) 200 200 400 400 600 600t (s) 100 200 100 200 100 200

p (torr) 186 173 373 347 559 520

Nesta tabela, πo é a pressão inicial da reação e p a pressão do ciclopropano depois do intervalo de

tempo mencionado.Determinar: A) a ordem da reação e a constante de velocidade e B) o tempo de meia vida destareação? . (t½ = 970 seg).

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

89) – (P1 – 2004) - A reação A  ⎯→  3R + S ocorre em fase gasosa a 250ºC. A alimentaçãoa ser introduzida no reator contém 44,1% molar do reagente A e o restante em inertes. A pressão total doreator foi acompanhada em vários tempos. Os resultados observados estão na tabela a seguir. Após umlongo período observou-se que não existia mais reagente no meio reacional.

t (seg) 0 100 200 375 432 548 675 831π (mmHg) 800 1238 1443 1567 1596 1640 1674 1703

Determine: A - A equação de velocidade da reação nas unidades mol, litro e minutos.B - o tempo de meia-vida desta reação. . (t½ = 142,4 seg)C – a pressão de R após 20 minutos de reação. (pR = 946,1 mmHg)

90) - (P1 – 2004) - A reação 2A →  2R + S + T ocorre em fase gasosa a 200ºC. Aalimentação introduzida no reator contém 50% de inertes e 50% de A.

Várias medidas foram realizadas da pressão total do reator em vários tempos, e os resultados obtidosestão na tabela abaixo.

t (seg) 0 120 250 500 1000 1500 2500 ∞ π (mm Hg) 800 836,6 872,5 932 1020 1079,5 1146 1200

 A - Determine a equação de velocidade desta reação.B – Qual a pressão total do reator no tempo de meia vida da reação? (π = 1.000 mmHg)C – Qual a pressão de S após 30 minutos de reação? (pS = 152,6 mmHg)

91) – (P1 – 2002) - A velocidade de decomposição do óxido etileno gasoso foi estudada porMueller e Walters (1951) através de determinação de conversão (X A) do óxido após um intervalo de tempoconhecido em um reator a volume constante. Os pesquisadores fizeram cinco experimentos, onde em cadaum deles usaram pressões iniciais do óxido de etileno diferente e os resultados encontrados estão natabela abaixo:

Experimento I II III IV VP AO(atm) 0,268 0,367 0,399 0,546 0,578

t (s) 2664 606 2664 2664 1206X A  0,268 0,084 0,274 0,286 0,139

Calcule a equação de velocidade desta reação química.

92) - (P1 – 2002) - A 518ºC, vapor de acetaldeído decompõe-se em metano e monóxido de carbonode acordo com a seguinte equação estequiométrica: CH3CHO →  CH4  + CO

Hinstelwood e Hutchison em 1926 fizeram experimentos com esta reação química em um reatorfechado a volume constante, onde a pressão inicial de acetaldeído utilizado foi de 48,4 KPa e os seguintesaumentos de pressão (Δπ) foram anotados com o decorrer do tempo:

t (s) 42 105 242 480 840 1440Δπ (KPa) 4,5 9,9 17,9 25,9 32,5 37,9

 A) Determine a ordem desta reaçãoB) Calcule o valor de constante de velocidade em KPa e segundos.C) Calcule o valor de constante de velocidade em mol/L e segundos.D) Qual o tempo de meia-vida desta reação? (t½ = 409 s)

93) - (P1 – 2003) - A reação irreversível A  ⎯→  3R + S ocorre em fase gasosa a 250ºC. A alimentação a ser introduzida no reator contém 44,1% molar do reagente A e o restante em inertes. A pressão total do reator foi acompanhada em vários tempos. Os resultados observados estão

demonstrados no gráfico a seguir.

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Escola de Engenharia de Lorena - USPCinética Química – Capítulo 03 – Reações Irreversíveis

Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

0 200 400 600 800800

1000

1200

1400

1600

1800

  p  r  e  s  s   ã  o   t  o   t  a   l   (  m  m   H  g

   )

t (seg)

 

Determine:

 A) A equação de velocidade destareação nas unidades mmHg e seg.

B) A constante de velocidade nasunidades mol, litro e minutos.

C) O tempo necessário para quemetade do reagente A setransforme em produto (t = 151 s)

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 

94) Os dados da tabela abaixo foram obtidos na reação de hidrólise de acetato de metila emmetanol e ácido acético (CH3COOCH3 + H2O →CH3OH + CH3COOH) em meio ácido (HCl 1 N) a 25ºC. Ao longo da reação foram removidos das alíquotas de mesmo volume (1 ml) em determinados intervalos detempo e titulados com uma solução de NaOH. Determine a equação de velocidade desta reação.

t (min) 0 5 15 25 ∞ VNaOH(cm3)  24,0 27,0 31,40 34,35 40,00

95) - (P1 – 1994) Os dados a seguir são típicos da polimerização do vinil fenilbutirato em -soluçãode dioxano em um reator batelada usando peróxido de benzoíla como iniciador. A reação ocorreisotermicamente a 60oC, partindo-se de uma concentração inicial de 73 Kg/m3. A tabela abaixo apresentaos dados da concentração do monômero ao longo da reação. Sabe-se que esta é uma reação queapresenta um período de turbulência no seu inicio e por isto no seu estudo deve-se desconsiderar acondição de partida inicial no tempo t = zero. Determine a equação de velocidade da reação em mols, litrose minutos.

t (Kseg) 7,2 10,8 18,0 21,6 25,2 28,8

Conc. Monômero (Kg/m3) 40,6 23,2 7,4 4,16 2,32 1,30

96) (P1 – 1994) - Smith e Daniels [J. Am. Chem. Soc., 69, 1735 (1.947)] estudaram a cinética dareação irreversível N2O5  + NO →  3NO2 a 25°C. Em um primeiro experimento, utilizando-se pressõesiniciais de N2O5 e NO de 1 mmHg e 100 mmHg, respectivamente, traçaram um gráfico de ln pN2O5 versustempo e obtiveram uma linha reta, a partir da qual foi possível verificar um tempo de meia-vida para areação de 2,0 horas.

Em um segundo experimento, utilizaram pressões iniciais de N2O5 e NO de 50 mmHg para ambos eacompanharam a evolução da pressão total versus tempo e obtiveram os seguintes dados.

π (mmHg) 100 115 125 132,5 137,5 141,5t (horas) 0 1 2 3 4 5

 A partir dos dados experimentais, demonstre que a equação de velocidade desta reação é do tipo

[velocidade = k(p N2O5)x

 (pNO) y

] e calcule os valores de x, y e k.

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Escola de Engenharia de Lorena - USPCinética Química – Capítulo 03 – Reações Irreversíveis

Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

97) - (P1 – 2001) - A reação química A + B →  3 R ocorre a partir da mistura de 400 mL deuma solução com 0,48 moles A/L e de 800 mL de uma outra solução com 0,24 moles B/L. Após a mistura, aconcentração do produto R formado é acompanhado ao longo do tempo e encontra-se na tabela abaixo .

t (min) 25 70 150 300 600

CR(M) 0,087 0,168 0,237 0,297 0,345 A) Qual a equação de velocidade desta reação ?B) Qual o tempo de meia vida desta reação ? (t1/2 = 153,8 min)C) A reação química é repetida na mesma temperatura. Entretanto, parte-se agora de uma mistura

de 400mL de uma solução com 0,4M de A e de 1.600mL de uma outra solução com 0,2M de B. Qual otempo de meia vida da reação nestas condições experimentais ? Explique a sua resposta. (t1/2 = 97,7 min).

98) - (P1 – 2000) - A reação irreversível : CH3CH9(OC2H5)2  + H2O →  CH3CHO + 2C2H5OHfoi estudada em um dilatametro e as medidas de variação de volume obtido foram as seguintes:

Leitura do dilatametro (cm) 0 97 113 147 159 179 184 187

t (min) 0 4 5 8 10 15 22Calcule a equação de velocidade desta reação.

99) - (P1 – 2000) - O decaimento fotoquímico do bromo aquoso foi estudado a partir da dissoluçãode uma pequena quantidade de bromo líquido em um recipiente com água. Em seguida, este recipiente foiexposto diretamente a ação da luz solar.

Os seguintes resultados foram obtidos:t (min) 10 20 30 40 50 60

ppm Br 2  2,45 1,74 1,23 0,88 0,62 0,44 A - Qual a equação de velocidade desta reação?B – Qual o tempo de meia vida deste decaimento radioativo ? (t1/2 = 20,2 min)

100) - (P1 – 2001) - A reação química A →  produtos é realizada em dois experimentos distintos :(i) – No primeiro, uma solução com concentração inicial de 0,1 mol A/litro decompõe-se 10% em 10

minutos a temperatura de 10ºC.(ii) – No segundo, uma solução com concentração inicial for igual a 0,2 mol A/litro se decompõe

20% na temperatura de 20ºC? Em quanto tempo? (t = 8,94 seg)Dados: O tempo de meia-vida desta reação é constante e sua energia de ativação de 14.200

cal/mol.

101) - (P1 – 1999) - O estudo da interação entre os íons Br - e ClO- foi realizado a partir da seguintemetodologia experimental : uma certa quantidade de NaClO 0,1 N foi misturado com 48 ml de NaOH 0,5 Ne com 21 mL de água destilada. Em seguida foi adicionado a esta mistura 81 mL de solução de brometo depotássio a 1%.

Ocorreu então a reação química : Br -  + ClO- →  BrO- +  ClO-

 A partir do início da reação química foram sendo retirados do meio reacional amostras, obtendo-sea concentração do BrO- conforme mostrado na tabela abaixo :

t (min) 0 3,56 15,05 26,00 47,60[BrO-] (M) 0 0,00056 0,00142 0,00180 0,00212

 As concentrações iniciais do NaClO e KBr na mistura inicial da reação foram de 0,003230 e0,002508 moles/litro, respectivamente. O pH do meio reacional no inicio a reação foi de 11,28.

Utilizando-se do método de resolução gráfico, determine a equação de velocidade desta reação.

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

102) - (P1 – 2004) - A reação em solução aquosa A + B   R caracteriza-se pelo fato de queo produto R forma um complexo colorido com íons M(III)

Para determinar a ordem global desta reação, A e B foram colocados em um recipiente de 250 mL,ambos com concentração iniciais iguais a 0,100 mmol/ml. Amostras foram retiradas a diferentes tempos dereação e foram adicionadas a uma solução contendo M(III).

Com ajuda de um colorímetro, foi possível obter a concentração do complexo colorido como umafunção do tempo de reação. A tabela seguinte apresenta os valores obtidos de absorbância, os quais sãodiretamente proporcionais à concentração do complexo colorido e, conseqüentemente, também àconcentração do produto R.

t (min) 0 10 20 30 40 50 ∞ absorbância 0,000 0,337 0,433 0,495 0,539 0,561 0,685

Com base nestes resultados, e admitindo que a reação em estudo é irreversível, pede-sedeterminar a ordem global da reação e o valor de sua constante de velocidade.

103) - (P1 – 2004) Iodo absorve luz a 500 nm com um coeficiente de Beers Law de 350 Lmol -1cm-1.

Uma reação especifica de iodo com um componente orgânico é estudada e a porcentagem de

transmissão de luz é acompanhada ao longo do tempo e se encontra na tabela abaixo.

tempo (s) 0 10 32 55 74 106%T 24,0 28,2 33,1 42,7 50,1 70,8

 A - Calcule a equação de velocidade desta reação.B – Quais as considerações teóricas que você fez para encontrar a equação de velocidade.

Explique cada uma delas.

104) - (P1 – 2003 – adaptado do Fogler) - A decomposição em fase gasosa A →  B + 2C éconduzida em um reator batelada de volume constante. Os ensaios de 1 a 5 foram realizados a 100ºC,porém, o ensaio 6 foi conduzido a 110º C. Os dados obtidos encontram-se na tabela abaixo.

 A – Qual a ordem desta reação?B - Qual é a energia de ativação para esta reação? (E = 19560 cal/mol)C – Qual seria o tempo de meia-vida desta reação a 120oC e partindo-se de uma concentração

inicial de 0,050 M de A? (t1/2 = 31,2 seg)

Ensaio C Ao (M) t1/2 (min)1 0,0250 4,102 0,0133 7,703 0,0100 9,804 0,0500 1,965 0,0750 1,306 0,0250 2,00

105) – (P1 – 2003) - Dyashkovkii e Shilov [Kinetics and Catalysis, 4(808), 1963] estudaram a cinéticada reação entre etil lítio e iodeto de etila em solução

.C2H5Li + C2H5I →  2C2H5  + LiI (lenta)

2 C2H5* →  butano, etano e etileno (rápida)

Esta reação foi estudada a 20oC, a partir de concentrações iniciais de etil lítio e iodeto de etila de 2M e1M, respectivamente. A concentração obtida para o iodeto de lítio encontra-se na tabela abaixo

Tabela 1t (seg) 600 1.200 1.800 2.400 3.000CLiI (M) 0,167 0,306 0,412 0,498 0,569

 A - Baseado nos dados da Tabela 1, qual a ordem desta reação? Qual a constante de velocidade a20oC?

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

Outros experimentos foram conduzidos em temperaturas diferentes daquela do experimento inicial,apartir de uma relação de concentração iniciais 10:1 do iodeto de etila para o etil lítio. Estes experimentosforam realizados a 22oC e 60oC e em ambas as temperaturas a concentração inicial do etil lítio foi de 0,5mol/L. Os dados obtidos encontram-se nas Tabelas 2 e 3 a seguir.

Tabela 2t (seg) 1.200 2.400 3.600 3.900

22oCCLiI (M) 0,0169 0,0327 0,0495 0,0536

Tabela 3t (seg) 600 900 1.200 1.500

60oCCLiI (M) 0,162 0,219 0,269 0,310

B – Baseado nos dados das Tabelas 2 e 3, qual a ordem da reação?C – Calcule a energia de ativação desta reação a partir dos dados das Tabelas 2 e 3.D – Que conclusões de uma forma geral podem ser obtidas a partir dos dados existentes e das

respostas obtidas? È possível aplicar a consideração de pseudo-ordem em algum momento neste caso?

106) – (P1 – 2002) - A velocidade de hidratação do óxido de etileno (A) para etileno glicol emsolução aquosa diluída pode ser determinada dilatometricamente, ou seja, por acompanhamento daspequenas mudanças de volume em um sistema reagente por observação de altura da coluna de líquido (L)em um tubo capilar anexado a um reator.

C2H4O + H2O →  C2H6O2 

Bronsted et al  em 1929 realizaram esta reação química a 20ºC usando HClO4 0,00757 M comocatalisador e os resultados obtidos foram os seguintes:

t(min) 0 60 120 240 300 360 1830L(cm) 18,48 17,62 16,89 15,70 15,22 14,80 12,29

 Após cerca de trinta horas a reação é considerada como encerrada. Sabendo-se que a

concentração inicial de óxido de etileno usado neste experimento foi de 0,12 mols/L: A – Calcule a equação de velocidade desta reação.B – Explique as considerações que são feitas para justificar a ordem de reação encontrada e o

modelo matemático utilizado.

107 - (P1 – 2004) - A dehidrocloração catalítica do tetracloroetano foi estudada por Shvets, Lebedev e Averyanov [Kinetics and Catalysis, 10(28), 1969].

C2H4Cl4  ⇒  C2HCl3  + HCl

 A reação é de primeira ordem em relação ao tetracloroetano e a constante de velocidade possui oseguinte valor:

k = 1012 e-21940/T (s-1) onde T é expresso em graus Kelvin.

 Ao longo da reação ocorrem reações laterais que formam pequenas quantidades de outrosprodutos, dentre eles o gás cloro, que atua como veneno no meio reacional a concentrações acima de 150x 10-6 moles de Cl2 por litro.

Diversos estudos foram conduzidos para esta reação e a razão molar entre o gás Cloro (Cl 2) e oácido clorídrico (HCl) no meio reacional em função da temperatura foram obtidos e se encontram na tabelaabaixo :

T (oC)razão molar

(Cl/HCl)

408 1,7 x 10-4 440 3,2 x 10-4 455 4,0 x 10-4 

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Série de Exercícios – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 

Na fase de testes, foi instalada uma planta piloto que consiste em um reator batelada operando a450oC e a 30 atm de pressão.

Qual o tempo máximo admissível para que não ocorra o envenamento catalítico? ( t = 24,33 s)

108 - (P2 – 2003) - A reação química elementar entre átomos de oxigênio e metano foi estudada emum sistema de fluxo continuo no qual a concentração relativa de átomos de oxigênio foi acompanhada edetectada por ESR (electron spin resonance).

 A reação é O + CH4  →  OH + CH3 O reator utilizado tem um diâmetro de 25 mm e a reação ocorre a pressão e temperatura constante

(pressão = 10 mmHg ; T = 25oC) A corrente de alimentação que é introduzida neste reator contém um fluxo de metano de 1,25

mL/min misturado com uma corrente de gás hélio de 60mL/min. Esta corrente de gás hélio contém umabaixíssima concentração de átomos de oxigênio, de tal maneira que a concentração de átomos de oxigênioseja muito menor do que a concentração moléculas de metano. Estas vazões fluem ao longo docomprimento do detector de ESR.. Este fluxo de metano e hélio foram medidos, nesta corrente dealimentação, a 755 mmHg e 22,5oC. Utilizando-se destas condições os seguintes dados foram obtidos:

Concentração Relativa deátomos de Oxigênio

1 0,79 0,60 0,47 0,37 0,28 0,22

Distância (cm) 0 2 4 6 8 10 12

a) Demonstre que o desaparecimento dos átomos de oxigênio possuem um comportamento deprimeira ordem. Explique as considerações que foram feitas para explicar este fenômeno.

b) Calcule a constante de primeira ordem do desaparecimento dos átomos de oxigênio (em unidadede tempo).

c) Calcule a constante de velocidade de segunda ordem desta reação. (em unidade de tempo).Respostas: A) k= 0,1248 (cm)-1  B) k = 118,57 (min)-1 C) k = 1,08x107 (L/mol.s)

109 - (P2 – 2006) - A reação de hidratação do isobuteno em solução de ácido perclórico a 25ºC

possui a seguinte equação estequiométrica:C4H8  + H2O →  C4H9OH

Esta reação foi acompanhada medindo-se a variação de volume pelo método dilatométrico,utilizando-se o método de Guggenheim.

Durante a reação ocorreu uma contração de volume, que foi acompanhada pela leitura do nível delíquido de um capilar com uma escala calibrada, conectado a um volume muito maior de mistura reagente.Partindo-se de concentrações iniciais iguais a 0,3974M e 0,00483M para o ácido perclórico e o isobuteno,respectivamente, foram realizadas leituras (L) no dilatômetro em unidades arbitrárias, as quais foramarranjadas em pares tomados após intervalos fixos de 2 horas (L’), conforme dados apresentados na tabelaabaixo.

tempo (min) 0 10 20 30 40 50 60 70

Leitura em t (L) 18,84 17,91 17,19 16,56 16,00 15,53 15,13 14,76Leitura em t+2h (L’) 13,50 13,35 13,19 13,05 12,94 12,84 12,75 12,69

O método Guggenheim permite determinar a cinética de primeira ordem de reações químicasatravés da evolução de um parâmetro físico relacionado à reação (neste caso, a leitura em unidadesarbitrárias do dilatômetro) durante o progresso da reação ao longo dos tempos t1, t2, t3, e etc... e dosrespectivos incrementos de tempos t1+Δ, t2+Δ, t3+ Δ, e etc...., desde que o incremento Δ possua um valorfixo. È o que foi feito na reação, onde este incremento Δ foi de 2 horas.

Este método é útil, pois a diferença entre a leitura em cada tempo t e o respectivo t+ Δ possui umarelação com a concentração do reagente em unidades arbitrárias que permanece no meio reacional, desdeque um fator constante seja acrescentado ao modelo matemático para estudos de cinéticas de reaçõesirreversíveis de primeira ordem.

 A partir destas informações, calcule a constante de velocidade desta reação química, considerando-

a como sendo uma reação de pseudo-primeira ordem, uma vez que as concentrações da água e do ácidomantêm-se aproximadamente constantes.

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 ALGUMAS RESPOSTAS

56) –r  A = 0,000171 C A CB (M/seg) 61) -r  A = 0,6433 C A CB 

62) -r  A = 84,732 C ACB2 (M/min) 71) –r  A = 0,00427C ACB2 (M/min)

76) n = 1 (irreversível); k = 8 x 10-4 s-1 

77) n = 2 ; B) k = 2 x 10-5 (mmHg)-1(seg)-1  C) k = 39,09 (L/mol.min)

79) B) p A = 1,88 mmHg C) t = 1200 seg D) k = 0,0346 min-1

80) -r  A = 19,92 C A2 (M/min)

81) a) -r  A = 0,0133p A B) -r  A = 0,0133C A ; C) t = 52,2 min D) t ≅ 693 min

82) a) -r  A = 0,0259 p A (Pascal/min) ; b) C A = 0,0129M

83) r  A = 1,55x10-6p A pC (mmHg/s) 

85) -r  A = 0,000437p A (mmHg/s) 94) -r  A = 0,0415 C A (M/min)

95) –r  A = 0,00947 C A (mol/L.min) 96) x = 1 ∴ y = 0 e k = 0,351 (h) -1

98) –r  A = 0,188C A 101) –r  A = 23,37C ACB

102) –r  A = 0,905C A2 103) –r  A = 0,0055C A

105) A) k=1,65x10-4 (L/mol.s) C) E=16.100 cal/mol

106) –r  A = 0,00259C A