7ª Lista de Exercícios de Química Geral – Cinética Química (com respostas)

Prof. Dr. Newton Luiz Dias Filho

1) Considere a combustão de H2 (g): 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (g). Se o hidrogênio é queimado à velocidade de 0,85 mol/s, qual é a velocidade de consumo de oxigênio? Qual é a velocidade de formação de vapor de água? R.: -Δ[O2]/Δt = -Δ[H2]/2Δt = 0,85 mol/s/2 = 0,43 mol/s. b) A reação 2 NO (g) + Cl2

(g) → 2 NOCl (g) é realizada em recipiente fechado. Se a pressão parcial de NO está diminuindo à velocidade de 23 torr/min, qual é a velocidade de variação da pressão total do recipiente? R.: A variação da pressão total é a soma das variações de cada pressão parcial. ΔPT/Δt = -12 torr/min.

2) Você e seu parceiro de laboratório estão estudando a velocidade de uma reação, A + B → C. Você faz medidas da velocidde inicial sob as seguintes condições:

Experimento 1 [A] = 1,0 mol/L [B] = 1,0 mol/L

Experimento 2 [A] = 2,0 mol/L [B] = 1,0 mol/L

a) Qual a concentração de reagente você usaria para o experimento 3 a fim de determinar a lei de velocidade, supondo que ela tivesse a forma, velocidade = k [A]x [B]y ? R.: As únicas restrições para o experimento 3 são que que [B] não pode ser 1,0 mol/L e [A] deve ser ou 1,0 mol/L ou 2,0 mol/L.

b) Para uma reação de forma A + B + C → produtos, as seguintes observações são feitas : dobrando-se a concentração de A dobra-se a velocidade, e triplicando-se a concentração de B, não se altera a velocidade, triplicando-se a concentração de C aumenta-se a velocidade por um fator de 9. De qual fator a velocidade variará se as concentrações de A, B e C forem divididas pela metade? R.: V = 1/8 da velocidade original.

3) a) A decomposição na fase gasosa de SO2Cl 2, SO2Cl 2 (g) → SO2 (g) + Cl2 (g), é um processo de primeira ordem. A 600 K a meia-vida para esse processo é de 2,3 x 105 s. Qual é a constante de velocidade a essa temperatura? R.: k = 3,0 x 10-6 s-1. b) A 320 °C a constante de velocidade é 2,2 x 10 -5

s-1. Qual é a meia-vida a essa temperatura? R.: t 1/2 = 3,15 x 104 s.

4) A constante de velocidade de primeira ordem para a decomposição de N2O 5 (g), N2O 5 (g) → 2 NO2

(g) + O2 (g), a 70 °C, é 6,82 x 10-3 s-1. Suponha que comecemos com 0,0250 mol de N2O 5 (g) em um volume de 2,0 L. a) Qual a quantidade de matéria de N2O5 restará depois de 2,5 min? R.: = 9,0 x 10-3

mol. b) Quantos minutos serão necessários para que a quantidade de N2O 5 caia para 0,010 mol? R.: = 2,24 min. c) Qual é a meia-vida de N2O 5 a 70 °C? R.: t 1/2 = 1,69 min.

5) Para o processo elementar N2O 5 (g) → NO2 (g) + NO3 (g), a energia de ativação (Ea) e ΔE total são 154 kJ/mol e 136 kJ/mol , respectivamente. a) Esboce o perfil de energia para essa reação e rotule E a e ΔE. b) Qual é a energia de ativação para a reação inversa? R.: Ea (inversa) = 18 kJ/mol.

6) Duas reações de primeira ordem têm a mesma constante de velocidade a 30 °C. A reação A tem uma energia de ativação de 45,5 kJ/mol; a reação B tem uma energia de ativação de 25,2 kJ/mol. Calcule a razão das constantes de velocidade, kA/kB, a 60 °C. R.: kA/kB = 0,4061/0,1965 = 2,07.

7) a) Qual é o significado do termo etapas elementares? b) Qual é a diferença entre uma etapa elementar unimolecular e uma bimolecular? c) O que é mecanismo de reação? d) Qual o significado do termo molecularidade? e) O que é um intermediário num mecanismo?

8) a) Explique a importância das enzimas nos sistemas biológicos. b) Quais as transformações químicas são catalisadas (i) pela enzima catalase; (ii) pela nitrogenase?

9) a) Qual parte do perfil de energia de uma reação é afetada por um catalisador? b) Qual é a diferença entre um catalisador homogêneo e um heterogêneo?

10) A energia de ativação de uma reação não-catalisada é 95 kJ/mol. A adição de um catalisador diminui a energia de ativação para 55 kJ/mol. Supondo que o fator de colisão permaneça o mesmo, por qual fator o catalisador aumenta a velocidade de reação a (a) 25 °C; R.: kc/k = 1,0 x 107. (b) 125 °C. R.: kc/k = 1,8 x 105.