terça-feira, 10 de janeiro de 2017

Cinética Química – Ex.Resolvidos-2


EX-01
Em uma dada temperatura, a decomposição do N2O3 em NO2 e NO e de primeira ordem, com K = 3,2x10-4 s-1. Considerando que a concentração inicial de N2O3 é de 10 M, quanto tempo levara para que essa concentração seja reduzida para 2 M? Qual o tempo de meia vida dessa reação?


Solução:

De enunciado:
Reação de decomposição de 1ª ordem: N2O3  → NO2 + NO
k = 3,2 x 10-4 /s
[N2O3]0 = 10 M
[N2O3] = 2 M



Para reação de 1ª ordem valem as seguintes equações:


Logo temos,






EX-02  (VUNESP)
A sacarose (C12H22O11) se decompõe em glicose e frutose em solução acida. A velocidade da reação e dada por:
V = k[sacarose].

Sabendo que k = 0,208 h-1 a 25ºC, qual o tempo necessário para que 87,5% da concentração inicial de sacarose reaja nessa temperatura?



Solução:

V = k[sacarose] n reação de 1ª ordem →  ℓn[sacarose] = ℓn[sacarose]0 – k.t
Concentração final = 100% - 87,5% = 12,5% = 0,125

Portanto,

ℓn(0,125) = ℓn(1) – 0,208.t  →  -2,0794 = - 0,208.t  →  t = 9,997 h




EX-03 
Numa experiência envolvendo o processo N2 + 3H2 → 2NH3, a velocidade da reação foi expressa como ∆[NH3] / ∆t = 4,0 mol/ℓ.h. Considerando-se a não ocorrência de reações secundárias, a expressão dessa mesma velocidade, em termos de concentração de H2, será:

Solução:

Como não há reações intermediárias: reação elementar.  Aplicando a regra de três:
(Proporção estequiométrica deve ser observada.)


Resposta: ̶ ∆ [H2]/∆t = 6 moles/ℓ.h




EX-04  (Mackenzie-SP)
A combustão da gasolina pode ser equacionada por C8H18 + O2 → CO2 + H2O (equação não balanceada). Considere que após uma hora e meia de reação foram produzidos 36 mols de CO2. Dessa forma, a velocidade de reação, expressa em número de mols de gasolina consumida por minuto, é de:


Solução:

Primeiramente, balancear a equação:


Após 1,5 horas produziu 36 mols de CO2.  O problema pede para calcular a velocidade de reação expressa em mols de gasolina por minuto.  Logo, vamos, primeiramente, vamos calcular a velocidade de CO2 produzido por minuto:

1,5 h = 90 minutos




Resposta: A velocidade de reação é 0,05 mol/min de gasolina.




EX-05 (UERJ)
Airbags são dispositivos de segurança de automóveis que protegem o motorista em caso de colisão. Consistem em uma espécie de balão contendo 130 g de azida de sódio em seu interior. A azida, submetida a aquecimento, decompõe-se imediata e completamente, inflando o balão em apenas 30 milissegundos. A equação abaixo representa a decomposição da azida:


Considerando o volume molar igual a 24 ℓ / mol, calcule a velocidade da reação, em ℓ/s, de nitrogênio gasoso produzido.


Solução:



Resposta: Velocidade de reação é 2400 ℓ/s de nitrogênio gasoso.




EX-06 (VUNESP)
Experimentalmente, observou-se que a velocidade de formação da substância C, através da reação 2A(g) +  B(g)  → C(g), é independente da concentração de B e quadruplica quando a concentração de A é dobrada. A expressão da velocidade (v) da reação, admitindo-se que k é a velocidade específica, é:


Solução:
Para visualizar melhor colocando na tabela as informações do enunciado, temos:


Portanto,




Resposta: v = k.[A]²




EX-07 (UFSCar-SP)
A decomposição do pentóxido de dinitrogênio é representada pela equação

2 N2O5 (g) → 4 NO2 (g) + O2 (g)

Foram realizados três experimentos, apresentados na tabela.


A expressão da velocidade da reação é:


Solução:
Pela análise da tabela observamos que: dividindo por dois a concentração do pentóxido de dinitrogênio e velocidade, também, diminui pela metade. Portanto,






EX-08 (Mackenzie)
Na transformação 2 CO + O2 → 2 CO2 que se processa em uma única etapa, a constante de velocidade é igual a 0,5 litro/mol.min. Quando as concentrações
de CO e de O2 forem, respectivamente, 2,0 e 1,0 mol/litro, a velocidade da reação, em mol/litro.min., será:


Solução:
Como o enunciado diz que a reação 2 CO + O2 → 2 COse processa em uma única etapa (reação elementar), podemos escrever:

V = k.[CO]².[O2]

Pois, numa reação elementar, podemos usar como expoentes da lei da velocidade os próprios coeficientes (2 e 1, neste caso) da equação.  Este procedimento é válido quando o problema não fornece dados suficientes para determinar os expoentes da lei da velocidade.  

Aplicando os dados do problema nessa fórmula, temos:

V = k.[CO]².[O2] → v = 0,5x(2,0)²x1 → v = 2 mol/ℓ.min


Resposta: v = 2 mol/ℓ.min




EX-09 (UFSM-RS)
Considerando a reação NO2 (g) + CO (g) → NO (g) + CO2 (g) que ocorre em uma única etapa e que, numa dada temperatura, apresenta a lei experimental de velocidade dada por v = k[NO2] [CO], é correto afirmar que essa reação é de:

a) 3ª ordem e molecularidade 2.
b) 2ª ordem e molecularidade 3.
c) 3ª ordem e molecularidade 3.
d) 2ª ordem e molecularidade 2.
e) 5ª ordem e molecularidade 5.


Justificativa:

A reação é de segunda ordem, uma vez que a soma dos expoentes na equação de velocidade {v = k[NO2][CO]} é igual a dois.  A molecularidade é também igual a dois, pois, ocorrendo a reação {NO2 (g) + CO (g) → NO (g) + CO2 (g)} em uma única etapa, ela envolverá o choque de duas moléculas (NO2 e CO).




EX-10 (UFPI)
O trióxido de enxofre (SO3), matéria-prima para fabricação do ácido sulfúrico (H2SO4), é preparado através da oxidação de enxofre, em presença de catalisador,
conforme a reação abaixo:


Considerando a reação simples e elementar, identifique a opção correta.


a) A reação é de primeira ordem em relação ao SO2.
b) Aumentando a temperatura, diminui a velocidade de formação do SO3.
c) A reação é de terceira ordem em relação aos reagentes.
d) Aumentando a temperatura, diminui a energia cinética média das moléculas.
e) A velocidade de desaparecimento do SO2 é a metade da velocidade de desaparecimento do O2.


Justificativas:
O enunciado diz que a reação é simples e elementar, portanto, podemos escrever:

V = k.[SO2]1.[O2]1/2

Pois, numa reação elementar, podemos usar como expoentes da lei da velocidade os próprios coeficientes (1 e ½) da equação.

Portanto, a reação é de primeira ordem em relação ao SO2.  (logo a alternativa a está correta)

Aumentando a temperatura aumenta a velocidade de formação do SO3 e aumenta a energia cinética média das moléculas.

Pela equação de velocidade: A reação é de ordem 3/2 (=1 + 1/2, soma dos expoentes) em relação aos reagentes.

Pela equação de reação, observamos que a velocidade de desaparecimento do SO2 é o dobro da velocidade de desaparecimento do O2


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