cinÉtica quÍmica · cinÉtica quÍmica 01. (fuvest 2014) um grupo de pesquisadores da área de...
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CINÉTICA QUÍMICA
01. (Fuvest 2014) Um grupo de pesquisadores da área de nutrição realizou um experimento para verificar se o peptídeo de fórmula C9H16O5N2S, que pode ser tóxico, estava presente em uma amostra de feijão. Para esse estudo, o grupo utilizou um espectrômetro de massa cujo funcionamento se baseia na medida do tempo que moléculas de diferentes massas, extraídas da amostra, levam para percorrer, com velocidade constante, um tubo de comprimento L, em vácuo. a) Supondo que todas as moléculas penetrem no tubo com a mesma energia cinética E, escreva a
expressão da massa m de uma molécula em função do comprimento L, da energia E e do tempo t que ela leva para percorrer o tubo.
b) Determine a massa molecular Mp do peptídeo C9H16O5N2S. Com os dados obtidos, foi construído o gráfico da página de respostas, que mostra o número N de moléculas detectadas em função da massa molecular M.
c) Qual das linhas do gráfico corresponde ao peptídeo C9H16O5N2S? E qual corresponde a moléculas formadas pela ligação desse peptídeo com um átomo de sódio (Na)?
02. (Ita 2014) Considere a reação química genérica A B C. A concentração do reagente [A] foi acompanhada ao longo do tempo, conforme apresentada na tabela que também registra os logaritmos neperianos n desses valores e os respectivos recíprocos (1/[A]).
t(s) 1A mol L n A 11 / A L mol
0 0,90 – 0,11 1,11 100 0,63 – 0,46 1,59 200 0,43 – 0,84 2,33 300 0,30 – 1,20 3,33 400 0,21 – 1,56 4,76 500 0,14 – 1,97 7,14 600 0,10 – 2,30 10,00
Assinale a opção que contém a constante de velocidade CORRETA desta reação. a) 3 14 10 s b) 3 1 14 10 mol L s c) 3 1 14 10 L mol s d) 3 14 10 s e) 3 1 14 10 mol L s
Elemento Massa atômica
(u) H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 u= unidade de massa atômica.
C05 – Química
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03. (Uerj 2014) A reação química entre o gás hidrogênio e o monóxido de nitrogênio, representada a seguir, foi analisada em duas séries de experimentos.
2 2 22 H (g) 2 NO(g) N (g) 2 H O (g)
Na primeira série, a velocidade de reação foi medida em função da concentração de hidrogênio, mantendo-se a concentração de monóxido de nitrogênio constante em 1 mol.L-1. Na segunda série, determinou-se a velocidade em função da concentração de monóxido de nitrogênio, mantendo-se a concentração de hidrogênio constante em 1 mol.L-1. Os resultados dos experimentos estão apresentados nos gráficos.
Determine a ordem de reação de cada um dos reagentes e calcule o valor da constante cinética. 04. (Fuvest 2014) Investigou‐se a velocidade de formação de gás hidrogênio proveniente da reação de Mg
metálico com solução aquosa de HC . Uma solução aquosa de HC foi adicionada em grande excesso, e de uma só vez, sobre uma pequena chapa de magnésio metálico, colocada no fundo de um erlenmeyer. Imediatamente após a adição, uma seringa, com êmbolo móvel, livre de atrito, foi adaptada ao sistema para medir o volume de gás hidrogênio produzido, conforme mostra o esquema abaixo.
Os dados obtidos, sob temperatura e pressão constantes, estão representados na tabela abaixo e no gráfico abaixo. Tempo (min)
Volume de H2 acumulado (cm3)
0 0 1 15 2 27 3 36 4 44 5 51 6 57 7 62 8 66 9 69 10 71
a) Analisando os dados da tabela, um estudante de Química afirmou que a velocidade de formação do gás
H2 varia durante o experimento. Explique como ele chegou a essa conclusão. Em um novo experimento, a chapa de Mg foi substituída por raspas do mesmo metal, mantendo‐se iguais a massa da substância metálica e todas as demais condições experimentais.
b) No gráfico abaixo, esboce a curva que seria obtida no experimento em que se utilizou raspas de Mg.
Exercícios Complementares
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05. (Ita 2014) Velocidades iniciais iv de decomposição de peróxido de hidrogênio foram determinadas em
três experimentos (A, B e C), conduzidos na presença de I aq sob as mesmas condições, mas com
diferentes concentrações iniciais de peróxido 2 2 iH O , de acordo com os dados abaixo:
Experimento 12 2 i
H O mol L 3 1 1iv 10 mol L s
A 0,750 2,745 B 0,500 1,830 C 0,250 0,915
Com base nestes dados, para a reação de decomposição do peróxido de hidrogênio: a) escreva a equação estequiométrica que representa a reação. b) indique a ordem desta reação. c) escreva a lei de velocidade da reação. d) determine o valor numérico da constante de velocidade, k. e) indique a função do I aq na reação.
06. (Ita 2013) A reação entre os íons brometo e bromato, em meio aquoso e ácido, pode ser representada
pela seguinte equação química balanceada:
3 2 2aq aq aq aq5Br BrO 6H 3Br 3H O
Sabendo que a velocidade de desaparecimento do íon bromato é igual a 6 1 15,63 10 mol L s , assinale a alternativa que apresenta o valor CORRETO para a velocidade de aparecimento do bromo, 2Br , expressa
em 1 1mol L s . a) 51,69 10 b) 65,63 10 c) 61,90 10 d) 61,13 10 e) 161,80 10
07. (Ime 2013) O gráfico abaixo ilustra as variações de energia devido a uma reação química conduzida nas
mesmas condições iniciais de temperatura, pressão, volume de reator e quantidades de reagentes em dois sistemas diferentes. Estes sistemas diferem apenas pela presença de catalisador. Com base no gráfico, é possível afirmar que:
C05 – Química
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a) A curva 1 representa a reação catalisada, que ocorre com absorção de calor. b) A curva 2 representa a reação catalisada, que ocorre com absorção de calor. c) A curva 1 representa a reação catalisada com energia de ativação dada por 1 3E E . d) A curva 2 representa a reação não catalisada, que ocorre com liberação de calor e a sua energia de
ativação é dada por 2 3E E . e) A curva 1 representa a reação catalisada, que ocorre com liberação de calor e a sua energia de
ativação é dada por E1. 08. (Fuvest 2013) Quando certos metais são colocados em contato com soluções ácidas, pode haver formação
de gás hidrogênio. Abaixo, segue uma tabela elaborada por uma estudante de Química, contendo resultados de experimentos que ela realizou em diferentes condições.
Reagentes Tempo para liberar 30 mL de H2
Observações Solução de
HC aq de concentração 0,2 mol/L
Metal
1 200 mL 1,0 g de Zn (raspas) 30 s Liberação de H2 e calor
2 200 mL 1,0 g de Cu (fio) Não liberou H2 Sem alterações
3 200 mL 1,0 g de Zn (pó) 18 s Liberação de H2 e calor
4 200 mL 1,0 g de Zn (raspas) + 1,0 g de Cu (fio)
8 s Liberação de H2 e calor; massa de Cu não se alterou
Após realizar esses experimentos, a estudante fez três afirmações: I. A velocidade da reação de Zn com ácido aumenta na presença de Cu. II. O aumento na concentração inicial do ácido causa o aumento da velocidade de liberação do gás H2. III. Os resultados dos experimentos 1 e 3 mostram que, quanto maior o quociente superfície de
contato/massa total de amostra de Zn, maior a velocidade de reação. Com os dados contidos na tabela, a estudante somente poderia concluir o que se afirma em a) I. b) II. c) I e II. d) I e III. e) II e III.
09. (Ufmg 2013) Para investigar a cinética de reações de oxirredução envolvendo o íon iodeto, I–, e iodo, I2,
um estudante utilizou duas substâncias: o persulfato de potássio, K2S2O8, capaz de promover a oxidação do iodeto e o tiossulfato de potássio, K2S2O3, capaz de promover a redução do iodo. As equações químicas das reações envolvendo essas espécies estão apresentadas na tabela.
Equação Reação I 2 2 8 2 4 2K S O aq 2KI aq 2K SO aq I aq
II 2 2 3 2 2 4 62K S O aq I aq K S O aq 2KI aq
Com essas informações, o estudante propôs um experimento, no qual adicionou a dois tubos de ensaio, A e B, as seguintes soluções: Tubo A: 10 mL de KI, 0,5 mol/L + 10 mL de K2S2O3, 0,01 mol/L. Tubo B: 10 mL de K2S2O8, 0,02 mol/L + gotas de solução de amido. a) CALCULE as quantidades, em mol, dos reagentes contidos nos dois tubos.
Em seguida, ele transferiu o conteúdo do tubo A para o tubo B. Quando o conteúdo dos dois tubos foi misturado, ocorreu a produção de iodo, de acordo com a reação I, e o seu consumo, de acordo com a reação II, ambas indicadas na tabela desta questão.
b) O primeiro reagente a ser consumido completamente é o KI, K2S2O3 ou K2S2O8? Transcorridos alguns minutos, a solução, que inicialmente era incolor, adquiriu uma coloração azul. Essa cor aparece somente quando o iodo, I2, se liga ao amido, uma reação que é muito rápida.
c) EXPLIQUE por que a cor somente aparece após algum tempo de reação.
Exercícios Complementares
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d) Considerando-se as reações I e II, sabe-se que a I é lenta e que a II é rápida. EXPLIQUE como se modificariam as observações feitas durante o experimento, caso a reação I fosse rápida e a reação II fosse lenta.
10. (Ufmg 2012) Estanho metálico pode ser oxidado por iodo molecular dissolvido em benzeno. Nessa reação,
produz-se o iodeto de estanho (IV), como representado nesta equação:
2 4Sn (s) 2 l (benzeno) Sn (benzeno) Na figura abaixo, mostra-se uma montagem experimental, em que um disco de estanho está imerso em benzeno e preso a uma balança. Observe que a massa do béquer e da solução nele contida não estão sendo pesados. Desde o início do experimento, a massa do disco é medida, algumas vezes, durante cerca de 15 minutos.
No gráfico abaixo estão representados os resultados de quatro experimentos, que envolvem a reação acima descrita e em que foram usados discos de massas ligeiramente diferentes, mergulhados em soluções de iodo em benzeno, em concentrações iniciais de 0,02 g/mL, 0,03 g/mL, 0,05 g/mL e 0,06 g/mL:
a) A partir da análise desse gráfico, indique, entre as quatro concentrações iniciais de iodo – 0,02 g/mL;
0,03 g/mL; 0,05 g/mL ou 0,06 g/mL – aquela que resulta na reação mais lenta e a que resulta na reação mais rápida. Justifique suas indicações, comparando a variação de massa que ocorre nos experimentos.
b) Considerando os resultados para o experimento em que se usou a solução de I2 de concentração 0,05 g/mL, calcule a velocidade da reação com as unidades gramas de estanho que reagem por minuto. Use dados referentes ao intervalo de tempo entre 0 e 12 minutos.
c) Indique o tipo de interação intermolecular mais forte entre o benzeno e o iodo nele dissolvido. Justifique sua indicação.
11. (Uerj 2012) O açúcar invertido é composto por uma mistura de glicose e frutose; já o açúcar comum é
constituído somente por sacarose. A solução aquosa do açúcar invertido mantém-se no estado líquido sob condições ambientes, pois possui menor temperatura de congelamento do que a do açúcar comum. Observe a equação química que representa a produção do açúcar invertido:
H12 22 11 2 6 12 6 6 12 6
sacarose gli cos e frutose
C H O H O C H O C H O
C05 – Química
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Em um processo de fabricação de açúcar invertido, a velocidade da reação foi medida em função da concentração de sacarose, uma vez que a concentração de água não afeta essa velocidade. O gráfico abaixo indica os resultados obtidos:
Determine a constante cinética dessa reação. Em seguida, aponte o fator responsável pela menor temperatura de congelamento da solução aquosa de açúcar invertido.
12. (Ime 2012) Um grupo de alunos desenvolveu um estudo sobre três reações irreversíveis de ordens zero,
um e dois. Contudo, ao se reunirem para confeccionar o relatório, não identificaram a correspondência entre as colunas da tabela abaixo e as respectivas ordens de reação. t (s) C1 (mol/L) C2 (mol/L) C3 (mol/L) 200 0,8000 0,8333 0,8186 210 0,7900 0,8264 0,8105 220 0,7800 0,8196 0,8024 230 0,7700 0,8130 0,7945 240 0,7600 0,8064 0,7866
Considere que o modelo nC kCt
descreva adequadamente as velocidades das reações estudadas.
Considere ainda que as magnitudes das constantes de velocidade específica de todas as reações são idênticas à da reação de segunda ordem, que é 31,0 10 L/mol s. Assim, pode-se afirmar que C1, C2 e C3 referem-se, respectivamente, a reações de ordem a) 1, 2 e 0. b) 0, 1 e 2. c) 0, 2 e 1. d) 2, 0 e 1. e) 2, 1 e 0.
13. (Uerj 2012) As curvas que descrevem as velocidades de reação de muitas enzimas em função das
variações das concentrações de seus substratos seguem a equação de Michaelis. Tal equação é representada por uma hipérbole retangular cuja fórmula é:
max
m
V x Sv
K S
v velocidade de reação
maxV velocidade máxima de reação
mK constante de Michaelis
S concentração de substrato
A constante de Michaelis corresponde à concentração de substrato na qual maxVv2
.
Considere um experimento em que uma enzima, cuja constante de Michaelis é igual a 39 10 milimol/L , foi incubada em condições ideais, com concentração de substrato igual a 310 milimol/L . A velocidade de reação medida correspondeu a 10 unidades. Em seguida, a concentração de substrato foi bastante elevada de modo a manter essa enzima completamente saturada. Neste caso, a velocidade de reação medida será, nas mesmas unidades, equivalente a: a) 1 b) 10 c) 100 d) 1000
Exercícios Complementares
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14. (Fuvest 2012) Ao misturar acetona com bromo, na presença de ácido, ocorre a transformação representada pela equação química
Dentre as substâncias presentes nessa mistura, apenas o bromo possui cor e, quando este reagente for totalmente consumido, a solução ficará incolor. Assim sendo, a velocidade da reação pode ser determinada medindo-se o tempo decorrido até o desaparecimento da cor, após misturar volumes definidos de soluções aquosas de acetona, ácido e bromo, de concentrações iniciais conhecidas. Os resultados de alguns desses experimentos estão na tabela apresentada a seguir.
a) Considerando que a velocidade da reação é dada por 2concentração inicial de Brtempo para desaparecimento da cor
, complete a
tabela.
Concentração inicial de acetona (mol L-1)
Concentração inicial de H+ (mol L-1)
Concentração inicial de Br2 (mol L-1)
Tempo decorrido até o desaparecimento da cor (s)
Velocidade da reação (mol L-1 s-
1) 1 0,8 0,2 6,6 x 10-3 132 2 1,6 0,2 6,6 x 10-3 66 3 0,8 0,4 6,6 x 10-3 66 4 0,8 0,2 3,3 x 10-3 66
b) A velocidade da reação é independente da concentração de uma das substâncias presentes na mistura.
Qual é essa substância? Justifique sua resposta. 15. (Ita 2012) A figura apresenta a variação de velocidade em função do tempo para a reação química
hipotética não catalisada representada pela equação 2 2A B 2AB . Reproduza esta figura no caderno de soluções, incluindo no mesmo gráfico, além das curvas da reação catalisada, as da reação não catalisada, explicitando ambas as condições.
16. (Fuvest 2011) Ao abastecer um automóvel com gasolina, é possível sentir o odor do combustível a certa
distância da bomba. Isso significa que, no ar, existem moléculas dos componentes da gasolina, que são percebidas pelo olfato. Mesmo havendo, no ar, moléculas de combustível e de oxigênio, não há combustão nesse caso. Três explicações diferentes foram propostas para isso:
I. As moléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio estão em equilíbrio químico e, por isso, não reagem.
II. À temperatura ambiente, as moléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio não têm energia suficiente para iniciar a combustão.
III. As moléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio encontram-se tão separadas que não há colisão entre elas.
Dentre as explicações, está correto apenas o que se propõe em a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) II e III.
C05 – Química
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17. (Ita 2011) A figura mostra o perfil reacional da decomposição de um composto X por dois caminhos reacionais diferentes, I e II. Baseado nas informações apresentadas nessa figura, assinale a opção errada.
a) O caminho reacional II envolve duas etapas. b) A quantidade de energia liberada pelo caminho reacional I é igual a do caminho reacional II. c) O composto K é um intermediário no processo reacional pelo caminho II. d) O caminho reacional I mostra que a decomposição de X é de primeira ordem. e) O caminho reacional II refere-se à reação catalisada.
18. (Uerj 2011) A fim de aumentar a velocidade de formação do butanoato de etila, um dos componentes do
aroma de abacaxi, emprega-se como catalisador o ácido sulfúrico. Observe a equação química desse processo:
As curvas de produção de butanoato de etila para as reações realizadas com e sem a utilização do ácido sulfúrico como catalisador estão apresentadas no seguinte gráfico: a)
b)
c)
d)
Exercícios Complementares
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19. (Uerj 2011) A irradiação de micro-ondas vem sendo utilizada como fonte de energia para determinadas reações químicas, em substituição à chama de gás convencional. Em um laboratório, foram realizados dois experimentos envolvendo a reação de oxidação do metilbenzeno com KMnO4 em excesso. A fonte de energia de cada um, no entanto, era distinta: irradiação de micro-ondas e chama de gás convencional. Observe, no gráfico abaixo, a variação da concentração de metilbenzeno ao longo do tempo para os experimentos:
Observe, agora, a equação química que representa esses experimentos:
Para o experimento que proporcionou a maior taxa de reação química, determine a velocidade média de formação de produto, nos quatro minutos iniciais, em g.L-1.min-1. Em seguida, calcule o rendimento da reação.
20. (Uerj 2010) O luminol é uma substância utilizada na investigação de vestígios de sangue. O íon ferro III
presente no sangue catalisa a reação de conversão do luminol em 3-aminoftalato, provocando a emissão de radiação luminosa por um determinado período de tempo. Observe a equação:
Em um processo de busca de vestígios de sangue, no qual foram empregados 3,54 mg de luminol, observou-se a emissão de luz por 1 minuto. Admitindo-se que todo o luminol, cuja massa molar é de 177 g.mol-1, foi consumido durante a emissão luminosa, calcule a velocidade média de formação de água, em g.min-1, e indique o número de oxidação do átomo de carbono primário do 3-aminoftalato. Para obter resultados experimentais mais adequados ao objetivo proposto? a) Manter as amostras à mesma temperatura em todos os experimentos. b) Manter iguais os tempos necessários para completar as transformações. c) Usar a mesma massa de catalisador em todos os experimentos. d) Aumentar a concentração dos reagentes A e B. e) Diminuir a concentração do reagente B.
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Gabarito: 01.
a) Sabe-se que a energia cinética é dada por: 2cinética
1E m v2
.
Como s Lvt t
, substituindo, vem:
2
cinética
2 2cinética
1 LE m2 t
m 2 E t L
b) Teremos: 9 16 5 2
peptídeo
Peptídeo : C H O N SMM 9 12 16 1 5 16 2 14 32 264 u
c) De acordo com o gráfico a linha mais próxima de 264 u é a II:
Quando ocorre a combinação do peptídeo com o sódio (Na = 23), a massa aumenta e conclui-se que a linha mais próxima ao peptídeo representado por II é a linha IV:
02. A
A partir da tabela fornecida, percebe-se que n A e t ao serem representados em um gráfico geram uma função linear:
0
0
0 0
3 1
3 1
[A]n k t (cinética de primeira ordem; v k[A])[A ]
n[A] n[A ] k tPara t 0; n[A ] 0,11.Para t 400; n[A] 1,56.1,56 ( 0,11) k(400 0)
1,67k 4,175 10 s400
k 4 10 s
Exercícios Complementares
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03. A velocidade de uma reação química é obtida pelo valor das concentrações dos reagentes, assim teremos: x y
2v k[H ] [NO] Onde, k é a constante cinética da reação. Escolhendo 2 pontos quaisquer do primeiro gráfico:
–1 –1 –12
–1 –1 –12
H 1 mol L e 3 mol L min
H 2 mol L e 6 mol L min
Percebe-se que, ao duplicar a concentração, a velocidade também irá dobrar, ou seja, a reação é de primeira ordem (função de 1º grau). Escolhendo 2 pontos quaisquer do primeiro gráfico:
–1 –1 –1
–1 –1 –1
N
N
1 mol L e 3 mol L min
2 mol L e 12 mol L m nO i
O
Nesse caso, ao duplicar a concentração, observe que a velocidade quadruplica, ou seja, a reação é de segunda ordem (função de 2º grau). Assim, substituindo o valor de x e y, teremos:
1 22v k[H ] [NO]
O valor de k (constante cinética) é obtido substituindo os valores em qualquer um dos experimentos: –1 –1 –1 –1
–2 –12
3 mol L min mol L mol L
k 1 13 L mol mink
04.
a) De acordo com a tabela fornecida, verifica-se que a cada intervalo de tempo varia o volume de 2H . Tempo (min)
Volume de H2 acumulado (cm3)
0 0 1 15 2 27 3 36 4 44 5 51 6 57 7 62 8 66 9 69 10 71
30 1
31 2
32 3
var iação de volumeVelocidadevar iação de tempo
15 0v 15 cm / min1 027 15v 12 cm / min2 1
36 27v cm / min3 2
e assim sucessivamente.
b) Utilizando-se raspas de magnésio, a reação seria mais rápida, devido ao aumento da superfície de contato do reagente sólido.
2 2HC (aq) Mg(s) H (g) MgC (aq)
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05.
a) Decomposição de peróxido de hidrogênio: 2 2 2 21H O ( ) H O( ) O (g).2
b) Teremos a seguinte equação de velocidade: a2 2v k[H O ] .
A partir da tabela fornecida, vem:
Conclusão: a = 1, a reação é de primeira ordem ou ordem 1. b) Lei de velocidade da reação: 1
2 2v k[H O ] . c) Cálculo do valor numérico da constante de velocidade, k:
A partir da primeira linha da tabela, substituindo os dados na equação da Lei de velocidade, vem:
3 1 11
1
2,745 k 0,7592,745 10 mol L sk 3,66 s
0,750 mol L
c) I aq acelera a reação de decomposição da água oxigenada, ou seja, funciona como catalisador. 06. A
Teremos, a partir da equação química, balanceada, fornecida no enunciado:
3 2 2
3 2
2
2
2
3 2 2aq aq aq aq
BrO Br H OBr H
BrO Br
6 1 1Br
6 1 1 6 1 1Br
6 1 1Br
5Br 1BrO 6H 3Br 3H O
v v vv v5 1 6 3 3
v v1 3
v5,63 10 mol.L .s1 3
v 16,89 10 mol.L .s 1,689 10 mol.L .s
v 1,69 10 mol.L .s
07. E
Teremos:
Ocorre liberação de calor, já que a reação é exotérmica.
Exercícios Complementares
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A curva 1 representa a reação catalisada, que ocorre com liberação de calor e a sua energia de ativação é dada por E1.
08. D
Análise das afirmações: I. Correta. A velocidade da reação de Zn com ácido aumenta na presença de Cu.
4 200 mL 1,0 g de Zn (raspas) + 1,0 g de Cu (fio)
8 s (menor tempo)
Liberação de H2 e calor; massa de Cu não se alterou
O zinco reage com o ácido clorídrico: Cu2 2Zn(s) HC (aq) H (g) ZnC (aq) .
II. Incorreta. Nas experiências, verifica-se a utilização de mesma concentração de ácido clorídrico (0,2 mol/L) e mesmo volume (200 mL), como na quarta experiência a velocidade foi maior (menor tempo) conclui-se que o cobre atuou como catalisador.
III. Correta. Os resultados dos experimentos 1 (raspas) e 3 (pó) mostram que, quanto maior o quociente superfície de contato/massa total de amostra de Zn, maior a velocidade de reação.
09.
a) Tubo A I – Cálculo do número de mols de KI:
KI
3KI
0,5 mol ________ 1 Ln ________ 0,01 L
n 5 10 mol
II – Cálculo do número de mols de K2S2O3
2 2 3
2 2 3
K S O
4K S O
0,01 mol ________ 1 Ln ________ 0,01 L
n 1 10 mol
Tubo B Cálculo do número de mols de K2S2O8
2 2 8
2 2 8
K S O
4K S O
0,02 mol ________ 1 Ln ________ 0,01 L
n 2 10 mol
b) O primeiro reagente a ser consumido será o K2S2O8, inicialmente presente no tubo B Isso ocorre porque no processo I é o reagente limitante. Quando os tubos são misturados ocorre primeiramente a reação entre KI(aq) e K2S2O8(aq) com consumo total de K2S2O8(aq) estando KI(aq) em excesso. O iodo (I2(aq)) formando em I reage então com K2S2O3(aq) pela reação II.
c) Inicialmente, todo o iodo produzido em I é consumido pelo K2S2O3(aq) em II e não é possível observarmos a cor azul resultante da ligação entre iodo I2 e amido. Após algum tempo, todo o reagente K2S2O3(aq) da reação II é consumido e assim, o iodo produzido em II se acumula no sistema, ligando-se ao amido produzindo então a coloração azul esperada.
d) Caso a reação I fosse rápida e II lenta, observaríamos a formação imediata da coloração azul resultante da formação do iodo em I, e após algum tempo o desaparecimento dessa coloração, resultado da decomposição do iodo em II.
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10. a) A partir do gráfico, observa-se que a maior variação de massa ocorre para a concentração de 0,06
g/mL de iodo. Consequentemente, a reação mais rápida ocorre nesta concentração.
Analogamente, a reação mais lenta ocorre na concentração de 0,02 g/mL onde se encontra menor variação de massa e o número de colisões efetivas é menor.
b) No intervalo entre 0 e 12 minutos, observa-se:
c) O tipo de interação se deve à dispersão instantânea dos elétrons (nuvem eletrônica) conhecida como
dispersões de London, neste caso temos a atração do tipo dipolo-induzido. 11. No processo de fabricação de açúcar invertido, a velocidade da reação foi medida em função da
concentração de sacarose, uma vez que a concentração de água não afeta essa velocidade, então:
12 22 11
12 22 11
v k[C H O ]vk
[C H O ]
A partir da análise do gráfico, vem:
Exercícios Complementares
15
6 1 16 1
12,5 10 mol.L .hk 5,0 10 h
0,5 mol.L
O açúcar invertido é composto por uma mistura de glicose e frutose. O fator responsável pela menor temperatura de congelamento da solução aquosa de açúcar invertido é o maior número de partículas de soluto.
12. C Cvt
; os valores são retirados da variação da concentração e da variação do tempo são retirados da
tabela. Para C1, vem:
3(200 a 210) (210 a 220) (220 a 230) (230 a 240)
3
n
3 3 n
n n 0
molv v v v 10L.s
Então, como k 10 L / (mol.s)C k Ct10 10 C
C 1 C C n 0 (ordem zero)
Para C2, vem:
4(200 a 210) (210 a 220) (220 a 230) (230 a 240)
3
n
4 3 n
n 1
1 n
n
molv v v v 6,9 10L.s
Então, como k 10 L / (mol.s)C k Ct6,9 10 10 C
C 6,9 10Para a primeira linha da tabela :6,9 10 0,8333
0,69 0,8333 n 2 (ordem 2)
Para C3, vem:
4(200 a 210) (210 a 220) (220 a 230) (230 a 240)
3
n
4 3 n
n 1
1 n
n
molv v v v 8,0 10L.s
Então, como k 10 L / (mol.s)C k Ct8,0 10 10 C
C 8,0 10Para a primeira linha da tabela :8,0 10 0,8186
0,80 0,8186 n 1 (ordem 1)
13. C
v 10 u maxV velocidade máxima de reação
mK 39 10 milimol / L
S 310 milimol / L
Substituindo na equação:
max
m
V x Sv
K S
, teremos:
C05 – Química
16
3max
3 3
3max
max3
V 1010 u9 10 10V 1010 u V 100 u10 10
14.
a) Notações utilizadas na resolução: [ 2Br ] = concentração inicial de bromo ( 1molL ) t = tempo decorrido até o aparecimento de cor (s) v = velocidade da reação ( 1 1molL s )
2[Br ]vt
Experimento 1: 3
5 1 11
6,6 10v 5,0 10 molL s132
Experimento 1: 3
4 1 12
6,6 10v 1,0 10 molL s66
Experimento 1: 3
4 1 13
6,6 10v 1,0 10 molL s66
Experimento 1: 3
2 1 14
3,3 10v 5,0 10 molL s66
b) Sabemos que a velocidade é dada pela seguinte equação: a b c2v k[cetona] [H ] [Br ]
Utilizando os valores fornecidos na primeira e na quarta linha da tabela na fórmula, vem: 5 a b 3 c
5 a b 3 c
5,0 10 k(0,8) (0,2) (6,6 10 ) (I)5,0 10 k(0,8) (0,2) (3,3 10 ) (IV)
Dividindo (I) por (IV), teremos: 5
5
k5,0 105,0 10
ba(0,8) 0,2 3 c(6,6 10 )
k
ba(0,8) 0,2 3 c
3 cc c 0 c
3 c
(3,3 10 )
(3,3 10 )1 2 1 2 2 2 c 0(3,3 10 )
ou seja, a b 0
2a b
v k[cetona] [H ] [Br ]v k[cetona] [H ]
A velocidade da reação não depende da concentração de 2Br (bromo).
Concentração inicial de acetona (mol L-1)
Concentração inicial de H+ (mol L-1)
Concentração inicial de Br2 (mol L-1)
Tempo decorrido até o desaparecimento da cor (s)
Velocidade da reação (mol L-1 s-1)
1 0,8 0,2 6,6 x 10-3 132 5,0 x 10-5 2 1,6 0,2 6,6 x 10-3 66 1,0 x 10-4 3 0,8 0,4 6,6 x 10-3 66 1,0 x 10-4 4 0,8 0,2 3,3 x 10-3 66 5,0 x 10-5
Exercícios Complementares
17
15. O catalisador acelerará tanto a reação direta como a inversa. A reação atingirá o equilíbrio antes do tempo que atingiria sem o catalisador:
16. B
Dentre as explicações, está correto apenas o que se propõe em II, ou seja, à temperatura ambiente, as moléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio não têm energia de ativação suficiente para iniciar a combustão.
17. D
De acordo com a figura o caminho reacional I ocorre em uma única etapa e o caminho reacional II ocorre em duas etapas. Ambos são exotérmicos, pois a entalpia dos produtos é menor do que a dos reagentes. Como o caminho reacional I envolve uma única etapa, podemos concluir que: 2X 2T + Z Então, v = k[X]2 (reação de segunda ordem)
18. B
Com catalisador a velocidade da reação direta aumenta, consequentemente, a concentração de butanoato de etila também, até atingir um valor constante.
19. De acordo com o gráfico temos a seguinte variação no consumo de reagente: 2,0 – 1,2 = 0,8 mol.L−1.
C05 – Química
18
Produto formado: 0,8 mol.L−1 Massa molar do produto: 12 x 7 + 6 x 1 + 16 x 2 = 122 g.mol−1. Cálculo da velocidade média de formação de produto: m = 0,8 122 g.mol-1 = 97,6 g T = 4 minutos.
197,6 gmv 24,4 g.minT 4 min.
Cálculo do rendimento:
12,0 mol.L
1
100 %0,8 mol.L X %X 40 %
20. De acordo com a equação, para 1 mol de luminol, teremos 3 mols de água, então:
177 g3
3 x 18 g3,54 x 10 g
3 1
Y gY 1,08 x 10 g.min
O número de oxidação do carbono primário é +3. Observe: