Cinetica Quimica

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Cinética Química
A cinética química estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que alteram esta velocidade.
Velocidade das Reações Químicas
O que determina a rapidez com que ocorre uma reação química é o tempo em que os reagentes são consumidos para formar produtos. Assim, a velocidade de uma reação pode ser representada tanto pelo consumo de um reagente, quanto pela geração de um produto.
Antes de acontecer a reação química, temos quantidade máxima de reagentes e nenhum produto. Quando um dos reagentes é totalmente consumido, formam-se os produtos e a reação termina.
A Velocidade Média de uma reação química é a variação na quantidade de um reagente ou produto em um determinado intervalo de tempo.
Quando calculamos a velocidade média, queremos saber a velocidade em que um reagente foi consumido ou a velocidade em que um produto foi formado.
As unidades utilizadas no cálculo para expressar as substâncias produzidas ou consumidas podem ser, por exemplo, concentração, em mol/L, quantidade de matéria, em mol, e variação da pressão para gases, em atm. Já a variação do tempo pode ser dada em segundos (s), minutos (min) ou horas (h).
Exemplo: uma reação química genérica pode ser representada pela equação:
Onde,
A e B são os reagentes
C e D são os produtos
a, b, c e d são os coeficientes da equação balanceada
Portanto, a velocidade de consumo dos reagentes e de formação dos produtos podem ser expressas da seguinte forma:
	Consumo
	Formação
	
	
	
	
Note que o símbolo [ ] refere-se à concentração, geralmente apresentada em mol/L.
A taxa de desenvolvimento média de uma reação química leva em consideração, além do consumo ou formação dos produtos, os coeficientes da equação balanceada.
Observe que os valores negativos indicam o consumo da substância e os valores positivos indicam que as substâncias estão surgindo.
As reações químicas diferem na velocidade em que acontecem. Elas podem ser rápidas, moderadas ou lentas:
· Reações rápidas ocorrem instantaneamente, com duração de microssegundos. Um exemplo é a queima do gás de cozinha.
· Reações moderadas levam de minutos a horas para serem finalizadas. Um exemplo é a queima do papel.
· Reações lentas podem durar séculos, porque os reagentes combinam-se lentamente. Um exemplo é a formação do petróleo.
Teoria das Colisões
A teoria das colisões é aplicada para reações gasosas. Ela determina que para a reação química acontecer os reagentes devem estar em contato, através de colisões.
Entretanto, apenas isso não garante que a reação ocorra. Também é preciso que as colisões sejam efetivas (orientadas). Isso garantirá que as moléculas adquiram energia suficiente, a energia de ativação.
Energia de ativação
A energia de ativação (Ea) é a energia mínima necessária para que a formação do complexo ativado e, portanto, efetiva realização da reação.
O complexo ativado é um estado transitório da reação, entre os reagentes, enquanto os produtos finais ainda não foram formados.
As reações mais rápidas são aquelas que apresentam a menor energia de ativação. Um exemplo de energia de ativação no nosso dia a dia é a energia obtida pelo atrito para acender um fósforo.
Fatores que Influenciam na Velocidade das Reações
Os principais fatores que afetam a velocidade das reações são:
Concentração de Reagentes
Quando a concentração dos reagentes aumenta, a frequência de choques entre as moléculas também aumenta, acelerando a reação. Quanto maior a concentração dos reagentes, maior a velocidade da reação.
Superfície de Contato
Essa condição afeta apenas reações entre sólidos. A superfície de contato é a área de um reagente que fica exposta aos demais reagentes. Como as reações precisam de contato entre os reagentes, concluímos que: quanto maior a superfície de contato, maior a velocidade da reação.
Pressão
Essa condição afeta apenas reações com gases. Com o aumento da pressão, o espaço entre as moléculas diminui, fazendo com que tenham mais colisões, aumentando a velocidade da reação. Quanto maior a pressão, maior a velocidade da reação.
Temperatura
Temperatura é uma medida de energia cinética, que corresponde ao grau de agitação das partículas. Quando a temperatura é alta, as moléculas estão mais agitadas, aumentando a velocidade da reação. Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação.
Catalisadores
O catalisador é uma substância capaz de acelerar uma reação química, sem ser consumido ao final da reação. As enzimas são catalisadores biológicos. A presença de um catalisador aumenta a velocidade da reação.
Exemplo
1) Considere a reação de decomposição da água oxigenada:
2 H2O2(aq) → 2 H2O(l) + 1 O2 (g)
Digamos que em 1 minuto se formaram 0,3 mol/L de H2O e 0,15 mol/L de O2, enquanto se decompôs 0,3 mol/L de H2O2, ou seja, temos que as velocidades médias de decomposição e de formação dessas substâncias da reação são de:
VmH2O2 = 0,3 mol/L . min
VmH2O = 0,3 mol/L . min 
VmO2 = 0,15 mol/L . min
A velocidade média da reação global será encontrada ao pegar um desses valores e dividi-lo pelo respectivo coeficiente na equação:
Vm = VmH2O2 = 0,3 mol/L . min = 0,15 mol/L . M
 2 2 
Vm = VmH2O = 0,3 mol/L . min = 0,15 mol/L . Min
 2 2 
Vm = VmO2 = 0,15 mol/L . min = 0,15 mol/L . Min
 1 1 
Note que os três valores são iguais, portanto, a velocidade da reação é a mesma em função de qualquer reagente ou produto, num mesmo intervalo de tempo. Porém, como se encontrou os valores das velocidades médias de cada uma das substâncias envolvidas nessas reações?
Isso pode ser calculado dividindo-se a variação da concentração da substância (reagente ou produto) pelo intervalo de tempo. Se formos determinar a velocidade média de um dos reagentes da reação, teremos que colocar um sinal negativo antes, ou então considerar o valor da concentração em módulo ||, pois, visto que a concentração do reagente diminui com o passar do tempo, o valor da velocidade seria negativo, mas não existe velocidade negativa.
 
2)Para exemplificar os cálculos da velocidade em uma reação química, vamos utilizar como base a equação que representa a reação de formação da amônia.
1 N2 + 3 H2 → 2 NH3
Nessa reação, o N2 e o H2 são reagentes, enquanto o NH3 é o produto. À medida que o tempo passa, a quantidade de reagentes diminui e a quantidade de produtos aumenta, de acordo com a tabela a seguir:
Utilizando os dados acima, é possível determinar a velocidade de cada um deles em qualquer intervalo de tempo. Para exemplificar, determinaremos a velocidade de cada um no intervalo de 0 a 2 minutos de reação:
Para o N2
→ A concentração varia de:
Δ[ ] = |0,1 – 0,2|
Δ[ ] = 0,1 mol/L
→ O tempo varia de:
Δt = 2 – 0
Δt = 2 min
→ A velocidade de consumo de N2 será, então:
v = |Δ[ ]|
 Δt
v = 0,1
 2
v = 0,05 mol.L-1.min-1
Para o H2
→ A concentração varia de:
Δ[ ] = |0,3 – 0,6|
Δ[ ] = 0,3 mol/L
→ O tempo varia de:
Δt = 2 – 0
Δt = 2 min
→ A velocidade de consumo de N2 será, então:
v = |Δ[ ]|
 Δt
v = 0,3
 2
v = 0,15 mol.L-1.min-1
Para o NH3
→ A concentração varia de:
Δ[ ] = |0,2 – 0|
Δ[ ] = 0,2 mol/L
→ O tempo varia de:
Δt = 2 – 0
Δt = 2 min
→ A velocidade de formação de NH3 será, então:
v = |Δ[ ]|
 Δt
v = 0,2
 2
v = 0,1 mol.L-1.min-1
A velocidade média da reação de formação do NH3 pode ser determinada por meio de qualquer uma das velocidades conhecidas de qualquer um dos participantes da reação. Nós dividiremos a velocidade deles pelo coeficiente da reação. A tabela a seguir traz o cálculo feito com as velocidades e os coeficientes dos três participantes:
Analisando a tabela, podemos concluir que o resultado do cálculo da velocidade média de uma reação será o mesmo independentemente do participante utilizado no cálculo.
Exercícios sobre cinética química
1)(Cesgranrio) Com relação a um fogão de cozinha, que utiliza mistura de hidrocarbonetos gasosos como combustível, é correto afirmar que:
a) a chama se mantém acesa, pois o valor da energia de ativação para ocorrência da combustão é maiorque o valor relativo ao calor liberado.
b) a reação de combustão do gás é um processo endotérmico.
c) a entalpia dos produtos é maior que a entalpia dos reagentes na combustão dos gases.
d) a energia das ligações quebradas na combustão é maior que a energia das ligações formadas.
e) se utiliza um fósforo para acender o fogo, pois sua chama fornece energia de ativação para a ocorrência da combustão.
Alternativa correta: e) se utiliza um fósforo para acender o fogo, pois sua chama fornece energia de ativação para a ocorrência da combustão.
A energia de ativação pode ser entendida como uma “barreira” que deve ser vencida para que uma reação química ocorra.
O fósforo, através do atrito, é capaz de fornecer a energia de ativação necessária para a ocorrência da combustão, que é útil para o rompimento das ligações dos reagentes para formação dos produtos.
2)(CEFET-PR-2003) A velocidade de uma reação pode ser medida verificando-se experimentalmente quanto de reagentes (ou produtos) são consumidos (ou gerados) num determinado intervalo de tempo. Dependendo das condições experimentais, a velocidade pode ser extremamente lenta ou rápida.
Reações rápidas devem ser controladas, para que ocorram sob condições tais que possam trazer algum benefício prático. Já as reações muito lentas devem ser aceleradas para que a produção de uma determinada substância seja economicamente viável. Para que sejam alcançadas estas condições é necessário compreender algumas condições que influenciam a velocidade de uma reação.
A alternativa que NÃO representa um fator que altera a velocidade de uma reação é:
a) concentração dos reagentes.
b) número de colisões efetivas.
c) superfície de contato.
d) temperatura.
e) variação de entalpia da reação.
Alternativa correta: e) variação de entalpia da reação.
A velocidade de uma reação química pode ser alterada com:
Maior concentração de reagentes, pois há uma maior probabilidade de ocorrer colisões efetivas entre as moléculas;
Colisões efetivas de moléculas com orientação favorável;
Aumento da temperatura;
Maior superfície de contato.
A variação de entalpia está relacionada com a energia absorvida ou liberada em uma reação química.
3)Observe a seguir uma reação hipotética de decomposição.
A variação de concentração do reagente em função do tempo está representada na tabela a seguir:
	[A] em mol/L
	0,244
	0,200
	0,180
	0,175
	0,162
	Tempo em min
	0
	3
	5
	9
	12
Com base nos dados, qual a velocidade média de decomposição entre 3 e 5 minutos?
a) 0,01 mol/L.min
b) 0,02 mol/L.min
c) 0,12 mol/L.min
d) 0,10 mol/L.min
Alternativa correta: a) 0,01 mol/L.min.
4)(Unesp) Sobre catalisadores, são feitas as quatro afirmações seguintes.
I - São substâncias que aumentam a velocidade de uma reação.
II - Reduzem a energia de ativação da reação.
III - As reações nas quais atuam não ocorreriam nas suas ausências.
IV - Enzimas são catalisadores biológicos.
Dentre estas afirmações, estão corretas, apenas:
a) I e II.
b) II e III.
c) I, II e III.
d) I, II e IV.
e) II, III e IV.
Alternativa correta: d) I, II e IV.Resposta
Os catalisadores aumentam a velocidade da reação, pois diminuem a energia de ativação ao participar da formação do complexo ativado.
As reações que utilizam os catalisadores são aquelas que ocorrem em uma taxa de desenvolvimento muito lenta. Por isso, os catalisadores são empregados para mudar o mecanismo da reação e torná-lo mais curto.
As enzimas atuam como catalisadores, fazendo com que as reações no organismo sejam aceleradas.
5)Sobre os fatores que influenciam a velocidade de uma reação química é INCORRETO afirmar que:
a) Quanto maior a concentração dos reagentes, maior a velocidade da reação.
b) Quanto maior a superfície de contato, maior a velocidade da reação.
c) Quanto maior a pressão, maior a velocidade da reação.
d) Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação.
e) A presença de um catalisador mantém constante a velocidade da reação.
Alternativa incorreta: e) A presença de um catalisador mantém constante a velocidade da reação.
Os catalisadores aumentam a velocidade da reação, pois facilitam a formação do complexo ativado entre os reagentes.
Com isso, os catalisadores criam um mecanismo mais curto para o desenvolvimento da reação, fazendo com que a velocidade aumente.
6)Segundo a _____________ devem ocorrer colisões efetivas entre os reagentes para a formação dos produtos. Além disso, existe uma ___________ suficiente para romper as ligações químicas dos reagentes e formar um ___________, que é um estado intermediário antes da formação dos produtos.
As palavras que preenchem corretamente as lacunas são, respectivamente:
a) variação de entalpia, energia cinética e catalisador.
b) teoria das colisões, energia de ativação e complexo ativado.
c) velocidade da reação, entalpia e inibidor.
d) pressão parcial, entropia e substrato.
Alternativa correta: b) teoria das colisões, energia de ativação e complexo ativado.
Segundo a teoria das colisões os choques entre os reagentes são necessários para ocorrer uma reação química. Para isso, as substâncias devem estar em uma posição favorável para que os choques sejam efetivos.
A energia de ativação funciona como uma barreira energética que deve ser vencida para romper as ligações dos compostos reagentes. Quanto menor a energia de ativação, mais rápida será a reação.
O complexo ativado é uma espécie intermediária instável formada antes dos produtos.
7)Sobre os catalisadores são feitas as quatro afirmações a seguir:
I. Um catalisador atua aumentado a velocidade de uma reação, mas não altera seu rendimento.
II. Em uma reação química o catalisador não é consumido no caminho da reação.
III. Os catalisadores criam uma rota alternativa de transformação de reagentes em produtos. Para isso, uma maior energia de ativação é necessária.
IV. O catalisador só é capaz de aumentar a velocidade da reação no sentido direto.
As opções que apresentam informações corretas sobre os catalisadores são:
a) I e II
b) II e III
c) I e IV
d) Todas
Alternativa correta: a) I e II.
Os catalisadores são utilizados para acelerar as reações químicas. A reação com utilização do catalisador não altera o seu rendimento, ou seja, há a produção da quantidade prevista do produto só que em menor tempo.
Os catalisadores não são consumidos durante a reação química, eles auxiliam na formação do complexo ativado. Por isso, um catalisador pode ser recuperado ao final da reação química.
Os catalisadores são capazes de diminuir o tempo da reação por criar um mecanismo alternativo para a formação dos produtos com menor energia de ativação. Sendo assim, a reação ocorre mais rápido.
Os catalisadores atuam tanto no sentido direto quanto no sentido inverso da reação.
8)A rapidez com que ocorre uma reação química depende de:
I. Número de colisões efetivas entre os reagentes.
II. Energia suficiente para promover o rearranjo dos átomos.
III. Orientação favorável das moléculas.
IV. Formação de um complexo ativado.
a) I e II
b) II e IV
c) I, II e III
d) I, II, III e IV
Alternativa correta: d) I, II, III e IV.
As colisões efetivas ocorrem quando os reagentes se encontram em posições favoráveis aos choques, que promoverão o rearranjo dos átomos.
A energia de ativação deve ser suficiente para que a colisão entre os reagentes resulte na quebra das ligações e a formação do complexo ativado.
Nem todos os choques entre as partículas reagentes fazem com que a reação ocorra. A orientação com que a colisão ocorre é importante para que ocorra a formação dos produtos.
O complexo ativado é um estado intermediário e instável antes da formação dos produtos. Ele é criado quando a energia de ativação para a reação é superada.
9)O dióxido de carbono é um gás formado pela reação entre os gases monóxido de carbono e oxigênio, conforme a equação química abaixo.
CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g)
Sabendo-se que em 5 minutos de reação foram consumidos 2,5 mol de CO, qual a taxa de desenvolvimento da reação de acordo com o consumo de O2?
a) 0,2 mol . min-1
b) 1,5 mol . min-1
c) 2,0 mol . min-1
d) 0,25 mol . min-1Alternativa correta: d) 0,25 mol . min-1
Para responder essa questão devemos observar a equação química.
CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g)
Note que 1 mol de monóxido de carbono reage com ½ mol de oxigênio para formar 1 mol de dióxido de carbono.
A quantidade dada no enunciado refere-se ao monóxido de carbono, mas a resposta deve ser em termos de oxigênio. Para isso, devemos realizar uma regra de três e encontrar a quantidade de oxigênio.
1 mol CO – ½ mol de O2
2,5 mol CO – x de O2
x = 1,25 mol
Agora, aplicamos os valores na fórmula da taxa de desenvolvimento da reação.
Portanto, a taxa de desenvolvimento de reação em relação ao oxigênio é 0,25 mol.min-1.
10)Observe a representação gráfica do desenvolvimento de uma reação química hipotética, que relaciona a energia e o caminho reacional.
Assinale a alternativa que substitui corretamente (1), (2), (3) e (4), respectivamente.
a) substratos, calor liberado, estado máximo de energia e final da reação.
b) reagentes, energia de ativação, complexo ativado e produtos.
c) reagentes, energia cinética, catalisador e substratos.
d) reagentes, calor absorvido, energia térmica e produtos.
Alternativa correta: b) reagentes, energia de ativação, complexo ativado e produtos.
O gráfico apresentado é de uma reação endotérmica, ou seja, há absorção de energia para que a reação ocorra.
Os reagentes (1) estão no início do gráfico e a energia de ativação (2) corresponde a diferença entre a energia armazenada nos reagentes e no complexo ativado (3). Por fim, após passado o estado intermediário tem-se a formação dos produtos (4).
Portanto, os reagentes precisam vencer a energia de ativação para rearranjar seus átomos em uma estrutura intermediária chamada de complexo ativado para que haja a formação dos produtos.
11)Uma substância A é capaz de sofrer decomposição e se transformar na substância B. Observe o desenvolvimento dessa reação na imagem abaixo.
A respeito da velocidade da reação, podemos afirmar que:
a) A substância A se decompõe entre 0 e 15 s a uma taxa de 0,35 mol.s-1.
b) A substância A se decompõe entre 15 e 30 s a uma taxa de 0,02 mol.s-1.
c) A substância A se decompõe entre 0 e 15 s a uma taxa de 0,04 mol.s-1.
d) A substância A se decompõe entre 15 e 30 s a uma taxa de 0,03 mol.s-1.
Alternativa correta: d) A substância A se decompõe entre 15 e 30 s a uma taxa de 0,03 mol.s-1.
A taxa de decomposição da substância A pode ser calculada pela fórmula:
Vamos calcular a rapidez da reação em termos da substância A entre os intervalos dados.
Intervalo entre 0 e 15:
Intervalo entre 15 e 30:
Portanto, a alternativa d está correta, pois a substância A se decompõe entre 15 e 30 s a uma taxa de 0,03 mol.s-1.
12)(PUC-RS) Relacione os fenômenos descritos na coluna I com os fatores que influenciam sua velocidade mencionados na coluna II.
Coluna I
1 - Queimadas alastrando-se rapidamente quando está ventando;
2 - Conservação dos alimentos no refrigerador;
3 - Efervescência da água oxigenada na higiene de ferimentos;
4 - Lascas de madeiras queimando mais rapidamente que uma tora de madeira.
Coluna II
A - superfície de contato
B - catalisador
C - concentração
D – temperatura
A alternativa que contém a associação correta entre as duas colunas é
a) 1 - C; 2 - D; 3 - B; 4 – A.
b) 1 - D; 2 - C; 3 - B; 4 – A.
c) 1 - A; 2 - B; 3 - C; 4 – D.
d) 1 - B; 2 - C; 3 - D; 4 – A.
e) 1 - C; 2 - D; 3 - A; 4 – B.
Alternativa “a”.
1 – O vento aumenta a concentração de oxigênio, que atua como comburente da queimada;
2 – A diminuição da temperatura diminui a velocidade das reações, pois diminui o movimento das partículas reagentes e a probabilidade de choques efetivos que resultem em reação.
3 – A decomposição da água oxigenada é acelerada por uma enzima presente no sangue que atua como catalisadora dessa reação.
4 – A superfície de contato das lascas de madeira com o oxigênio do ar que causa a queima é maior que a de uma tora de madeira.
13)(UnB-DF) Considere os estudos cinéticos de uma reação química e julgue os itens abaixo:
(1) Toda reação é produzida por colisões, mas nem toda colisão gera uma reação.
(2) Uma colisão altamente energética pode produzir uma reação.
(3) Toda colisão com orientação adequada produz uma reação.
(4) A energia mínima para uma colisão efetiva é denominada energia da reação.
(5) A diferença energética entre produtos e reagentes é denominada energia de ativação da reação. 
(1)Verdadeira.
(2)Verdadeira.
(3) Falsa. Para produzir uma reação, a colisão deve sim ter orientação adequada, mas também deve ter energia suficiente.
(4) Falsa. A energia mínima para uma colisão efetiva é denominada energia da ativação, e não energia de reação.
(5) Falsa. A diferença energética entre produtos e reagentes é denominada entalpia da reação
14)Indique a afirmação incorreta:
a) Quanto menor for a temperatura, maior será a velocidade de uma reação.
b) O aumento da temperatura aumenta a velocidade tanto da reação endotérmica quanto da reação exotérmica.
c) A velocidade de um reagente no estado sólido é menor que no estado líquido.
d) A diferença energética entre os produtos e os reagentes é chamada de entalpia de reação.
e) A velocidade de uma reação depende da natureza do reagente.
Alternativa “a”.
Quanto maior for a temperatura, maior será a velocidade de uma reação.
15)Assinale a alternativa que apresenta agentes que tendem a aumentar a velocidade de uma reação:
a) calor, obscuridade, catalisador.
b) calor, maior superfície de contato entre reagentes, ausência de catalisador.
c) calor, maior superfície de contato entre reagentes, catalisador.
d) frio, obscuridade, ausência de catalisador.
e) catalisador e congelamento dos reagentes.
Alternativa “c”.
16)O mel contém uma mistura complexa de carboidratos, enzimas, aminoácidos, ácidos orgânicos, minerais etc. O teor de carboidratos é de cerca de 70% da sua massa, sendo a glicose e a frutose os açúcares em maior proporção. A sua acidez é atribuída à ação da enzima glucose oxidase, que transforma a glicose em ácido glucônico e H2O2.
Abaixo temos a equação química de decomposição do peróxido de hidrogênio, na qual temos a formação de água líquida e oxigênio gasoso. Utilizando os dados da tabela fornecida, calcule a velocidade média de decomposição do peróxido de hidrogênio entre 0 e 10 minutos.
H2O2(aq) → H2O(l) + 1/2 O2(g)
a) 2.10-4 mol.L–1.s–1
b) 3.10-4 mol.L–1.s–1
c) 4.10-4 mol.L–1.s–1
d) 5.10-4 mol.L–1.s–1
e) 3.10-2 mol.L–1.s–1
Letra d) Para realizar o cálculo da velocidade de composição do peróxido de hidrogênio, é necessário inicialmente converter o tempo que está em minutos para segundos multiplicando por 60:
10 minutos . 60 = 600 segundos.
Em seguida, basta utilizar a fórmula que relaciona a variação da concentração com a variação do tempo:
v = Δ[]
 Δt
v = 0,5 – 0,8
 600-0
v = -0,3
 600
v = |-5.10-4| mol.L–1.s–1
17) (Uni-Rio-RJ) Num laboratório, foram efetuadas diversas experiências para a reação:
2 H2(g) + 2 NO(g) → N2(g) + 2 H2O(g)
Com os resultados das velocidades iniciais obtidos, montou-se a seguinte tabela:
Dados obtidos em experimento sobre a lei da velocidade
Baseando-se na tabela acima, podemos afirmar que a lei de velocidade para a reação é:
a) V = k. [H2]
b) V = k. [NO]
c) V = k. [H2] . [NO]
d) V = k. [H2]2 . [NO]
 e) V = k. [H2] . [NO]2
Alternativa “e”.
V = k. [H2]α . [NO]β
Mantendo-se [NO] constante e dobrando-se [H2] (experimento 2), a taxa de desenvolvimento dobra. Logo α = 1 .
Mantendo-se [H2] constante e dobrando-se [NO] (experimento 3), a taxa de desenvolvimento quadruplica. Logo β = 2.
Desse modo, concluimos que a lei da velocidade dessa reação é: V = k. [H2] . [NO]2 .
18)(Efei-MG) A cinética da reação hipotética:
2 A + 3 B → 1 D + 2 C
foi estudada, obtendo-se a seguinte tabela:
Exercícios sobre lei da velocidade das reações químicas
A lei da velocidade para a reação hipotética é fornecida pela equação:
a) v = k . [A]2 . [B]3 b) v = k . [A]2 . [B]2
c) v = k . [A]2 . [B] d) v = k . [A] . [B]2
e) v = k . [A]
Alternativa “d”.
De acordo com os dados fornecidos, dobrando-se a concentração emquantidade de matéria de A, a velocidade da reação dobra. Por outro lado, dobrando-se a concentração em quantidade de matéria de B, a velocidade da reação quadruplica. Logo a expressão da velocidade da reação é: V = k . [A] . [B]2.
19)Considere a seguinte reação a 55ºC:
(CH3)3CBr(aq) + OH-(aq) → (CH3)3COH(aq) + Br-(aq)
Experimentos sobre lei de ação das massas ou lei de velocidade das reações
Determine a equação da rapidez ou lei da velocidade dessa reação a 55ºC:
a) V = k. [(CH3)3CBr]
b) V = k. [OH-]
c) V = k. [(CH3)3CBr] . [OH-]
d) V = k. [(CH3)3CBr]2 . [OH-]
e) V = k. [(CH3)3CBr] . [OH-]2
Alternativa “a”.
De acordo com os dados fornecidos, dobrando-se (experimentos 1 e 2) a concentração em quantidade de matéria de [(CH3)3CBr], a velocidade da reação dobra, logo seu expoente é igual a 1. Por outro lado, dobrando-se a concentração em quantidade de matéria de [OH-] (experimentos 2 e 3), a velocidade da reação não é alterada. Logo a expressão da velocidade da reação é: V = k. [(CH3)3CBr] . [OH-]0. Mas todo número elevado a zero é igual a 1. Por isso, temos:
V = k. [(CH3)3CBr] . 1
V = k. [(CH3)3CBr]
20)Considere a seguinte reação química hipotética:
A(g) + 2 B(g) → AB2(g)
Com os dados obtidos, construiu-se o seguinte gráfico, em que foi medida a velocidade inicial da reação, variando-se as concentrações de A e B.
 
Gráfico com velocidade inicial de reação genérica
Determine a lei da velocidade dessa reação genérica:
a) v = k . [A]2 . [B]3 b) v = k . [A]2 . [B]2
c) v = k . [A]2 . [B] d) v = k . [A] . [B]
e) v = k . [A]
Alternativa “d”.
V = k. [A]α . [B]β
De acordo com os dados fornecidos no gráfico, a velocidade da reação dobra quando a concentração de B dobra e a de A é mantida constante (seta laranja abaixo). Logo, α = 1 . A velocidade da reação também dobra quando a concentração de A é dobrada (seta verde). Portanto, β = 1 .
Então, conclui-se que a lei da velocidade da reação é: v = k . [A] . [B].
Resolução de exercício sobre lei da velocidade das reações
21)Considere a tabela a seguir, que contém os valores das concentrações dos reagentes A e B de uma reação genérica realizada cinco vezes:
Com base nos valores da velocidade de cada um dos experimentos realizados, qual das alternativas a seguir apresenta a expressão da velocidade para essa reação?
a) v = k.[A].[B]
b) v = k.[A]
c) v = k.[A].[B]2
d) v = k.[B]
e) v = k.[B]2
Letra d). Para determinar a expressão da velocidade, devemos inicialmente determinar a ordem de cada um dos participantes escolhendo duas reações em que a concentração de um modifica-se e a do outro participante não.
· Para o participante A: Nas reações 1 e 4, a concentração dobra (de 2 para 4), e a velocidade (0,4 para 0,4) não se altera. Por essa razão, temos que a mudança na concentração do participante não afeta a velocidade da reação, logo, o participante B é de ordem nula.
[A] = velocidade
2 = 0
Ordem 0
· Para o participante B, foram escolhidas as reações 1 e 2. Nas reações 1 e 2, a concentração dobra (de 2 para 4), e a velocidade (0,2 para 0,4) também. Por essa razão, a proporção entre a concentração e a velocidade é de 1:1, logo, o participante B é de primeira ordem.
[B] = velocidade
2 = 2
Ordem 1
Por fim, montamos a expressão da velocidade por meio da multiplicação entre a concentração de A, elevada à sua ordem (0), e a concentração do participante B (1).
v = k.[A]0.[B]1
v = k.[B]
22)Considere a reação a seguir com três reagentes (A, B, C):
A + B + C → D + E
Ela foi realizada em quatro experimentos. A tabela a seguir apresenta as concentrações iniciais dos reagentes e o tempo (em segundos) para a formação de uma mesma concentração do produto D:
Por meio da análise dos dados fornecidos, podemos afirmar que a velocidade dessa reação é impactada por qual reagente?
a) A e B
b) A e C
c) A
d) C
e) B
Letra a). Para determinar os reagentes que influenciam a velocidade da reação, devemos analisar a variação da concentração em relação à variação do tempo. Para isso, devemos escolher duas reações em que a concentração de um modifica-se e a do outro participante não.
Para o participante A, foram escolhidas as reações 1 e 3.Nas reações 1 e 3, durante uma mesma unidade de tempo, houve uma variação de 0,5 para 0,74 na concentração do participante. Isso nos leva a crer que sua concentração modifica-se independentemente da mudança no tempo, não influenciando, assim, a velocidade.
Para o participante B, foram escolhidas as reações 1 e 4.
Nas reações 1 e 4, durante a variação do tempo (de 112 a 170), houve também uma variação de 0,5 para 0,74 na concentração do participante.
Para o participante C, foram escolhidas as reações 1 e 4. Nas reações 1 e 4, durante a variação do tempo (de 112 a 170), houve também uma variação (de 0,5 para 0,74) na concentração do participante. Isso nos leva a crer que sua concentração modifica-se independentemente da mudança no tempo, não influenciando a velocidade.
3
23(ESCS-DF) Considere as seguintes experiências que ocorrem com a reação:
2 H2(g) + 2 NO(g) → N2(g) + 2 H2O(g):
A partir dos dados experimentais, conclui-se que, de acordo com as ordens dos reagentes H2 e NO, é a seguinte a expressão da velocidade de reação, em função das concentrações, mol.L–1, dos reagentes:
a) v = k.[H2].[NO]2
b) v = k.[H2]2.[NO]2
c) v = k.[H2]2 .[NO]
d) v = k.[H2]2 .[NO]4
e) v = k.2[H2].4[NO]
Letra a). Para determinar a expressão da velocidade, devemos determinar a ordem de cada um dos participantes escolhendo duas reações em que a concentração de um modifica-se e a do outro participante não.
Para o participante H2, foram escolhidas as reações 1 e 2. Nas reações 1 e 2, a concentração dobra (1.10-3 para 2.10-3), e a velocidade (3.10-5 para 6.10-5) também. Por essa razão, a proporção entre a concentração e a velocidade é de 1:1, logo, o participante B é de primeira ordem.
[H2] = velocidade
2 = 2
Ordem 1
Para o participante NO, foram escolhidas as reações 2 e 3. Nas reações 2 e 3, a concentração dobra (1.10-3 para 2.10-3), e a velocidade (6.10-5 para 24.10-5) quadruplica. Por essa razão, a proporção entre a concentração e a velocidade é de 2:4, logo, o participante B é de segunda ordem.
[NO] = velocidade
2 = 4
2 = 22
Ordem 2
Por fim, montamos a expressão da velocidade por meio da multiplicação entre a concentração de H2, elevada à sua ordem (1), a a concentração do participante NO (2).
v = k.[H2]1.[NO]2
24)(Furg) A cinética da reação:
2 A + 2 B → C
foi estudada sendo determinada a velocidade inicial da produção de C para misturas de várias composições, como está indicado na tabela abaixo, a 25°C.
Se a lei de velocidade é dada por v = k[A]a.[B]b, então, os valores dos coeficientes “a” e “b” são, respectivamente:
a) 2 e 1.
b) 1 e 1.
c) 2 e 2.
d) -1 e 1.
e) -1 e 2.
Letra a). Os valores de a e b são da ordem desses participantes na reação. Para determinar esses valores, é necessário escolher duas reações em que a concentração de um modifica-se e a do outro participante não.
Para o participante A, foram escolhidas as reações 1 e 2.
Nas reações 1 e 2, a concentração dobra (1.10-3 para 2.10-3), e a velocidade (1.10-3 para 4.10-3) quadruplica. Por essa razão, a proporção entre a concentração e a velocidade é de 2:4, logo, o participante A é de segunda ordem.
[B] = velocidade
2 = 4
2 = 22
Ordem 2
Para o participante B, foram escolhidas as reações 2 e 3.
Nas reações 2 e 3, a concentração dobra (1.10-3 para 2.10-3), e a velocidade (4.10-3 para 8.10-3) também. Por essa razão, a proporção entre a concentração e a velocidade é de 1:1, logo, o participante B é de primeira ordem.
[B] = velocidade
2 = 2
Ordem 1
25)Uma certa reação química genérica, representada pela equação abaixo:
A + 4 B → X + Y
É formada após a ocorrência de três etapas, as quais estão representadas a seguir:
Reação I: A + 2 B → C + D (etapa lenta)
Reação II: C + B → X
Reação III: D + B → Y (etapa rápida)
Qual das alternativas abaixo contém a expressão da velocidade para essa reação genérica?
a) v = k.[A]2.[B]1
b) v = k.[A]1.[B]2
c) v = k.[A]1.[B]1
d) v = k.[B]2
Letra b). O exercício pede para determinarmosa expressão da velocidade da reação não elementar abaixo:
A + 4 B → X + Y
Como a velocidade de uma reação é determinada pela sua etapa lenta, para montar a expressão da velocidade, devemos utilizar:
A + 2 B → C + D (etapa lenta)
Nessa etapa, temos apenas o reagente A, e o seu coeficiente estequiométrico na equação é igual a 1. Assim, a expressão da velocidade será:
v = k.[A]1.[B]2
26)Quando o dióxido de nitrogênio é colocado para reagir com o gás flúor, o composto fluoreto de nitrila é originado, segundo a equação abaixo:
2 NO2(g) + F2(g) → 2 NO2F(g)
Foram realizados alguns estudos cinéticos com essa reação, nos quais foram alteradas as concentrações molares dos reagentes, resultando em determinados valores de velocidade, como podemos observar na tabela a seguir:
Qual das alternativas abaixo contém a ordem da reação e a sua expressão da velocidade?
a) Ordem 1, v = k[NO2]1
b) Ordem 2, v = k[NO2]1[F2]1
c) Ordem 3, v = k[NO2]2[F2]1
d) Ordem 1, v = k[F2]1
Letra b). Para montar a expressão da velocidade presente na alternativa b, não é possível determinar a ordem de cada um dos reagentes de forma individual porque os valores das concentrações variam de um experimento para outro. Assim, é necessário analisar os experimentos aos pares:
1º Passo: Entre os experimentos 1 e 2:
Concentração de NO2: dobra de valor, pois passa de 0,01 para 0,02;
Concentração de F2: quintuplica de valor, pois passa de 0,002 para 0,01;
Velocidade: quadruplica de valor, pois passa de 8.10-4 para 4.10-3.
Assim, a análise deve ser:
2.[NO2].2[F2]= 4.v
4.[NO2].[F2]= 4.v
Como os valores apresentam a mesma base, logo os reagentes apresentam ordem 1.
2º Passo: Analisando outros experimentos, o resultado será o mesmo. Entre os experimentos 2 e 3:
Concentração de NO2: dobra de valor, pois passa de 0,005 para 0,01;
Concentração de F2: o valor aumenta duas vezes e meia, pois passa de 0,002 para 0,005;
Velocidade: quintuplica de valor, pois passa de 8.10-4 para 4.10-3.
Assim, a análise deve ser:
2.[NO2].2,5[F2]= 5.v
5.[NO2].[F2]= 5.v
Reforça-se o fato de que o que ocorre na concentração dos reagentes, ocorre com a velocidade, proporcionalmente. Portanto, ambos são de ordem 1.
3º Passo: Determinar a ordem da reação.
Para determinar a ordem da reação, basta somar a ordem do reagente NO2 com a ordem do reagente F2, o que resulta em 2.
4º Passo: Montar a expressão da velocidade.
Para montar a expressão da velocidade, basta multiplicar as concentrações dos reagentes, elevadas às suas respectivas ordens, pela constante (k):
v = k[NO2]1[F2]1
Questão 3
27)(UEMG) Uma reação química hipotética é representada pela seguinte equação:
A(g) + B(g) → C(g) + D(g)
e ocorre em duas etapas:
A(g) → E(g) + D(g) (Etapa lenta)
E(g) + B(g ) → C(g) (Etapa rápida)
A lei da velocidade da reação pode ser dada por
a) v = k.[A]1
b) v = k.[A]1.[B]1
c) v = k.[C]1.[D]1
d) v = k.[E]1.[B]1
Letra a). O exercício pede para determinar a expressão da velocidade da reação não elementar abaixo:
A(g) + B(g) → C(g) + D(g)
Como a velocidade de uma reação é determinada pela sua etapa lenta, para montar sua expressão da velocidade, deve-se utilizar a expressão dessa etapa:
A(g) → E(g) + D(g) (Etapa lenta)
Nessa etapa, temos apenas o reagente A, e o seu coeficiente estequiométrico na equação é igual a 1. Dessa forma, a expressão da velocidade será:
v = k.[A]1
Questão 4
28)(UERN) No estudo cinético da reação representada por: X + Y → Z, foram encontradas as seguintes variações de concentração e velocidade em um intervalo de tempo:
 
Analisando os resultados, a expressão correta da Lei da Velocidade para essa reação é:
a) v = k.[x]2.[y]2
b) v = k.[x]3. [y]3
c) v = k.[x]3.[y] 2
d) v = k.[x]2.[y]3
Letra d). Para montar a expressão da velocidade presente na alternativa d, devemos realizar os seguintes passos:
1º Passo: Determinar a ordem do reagente X.
Para isso, devemos escolher duas etapas em que a concentração de X sofre alteração, e que a de Y não sofra alteração. Portanto, as etapas escolhidas são a 1a e a 2a, nas quais temos as seguintes mudanças:
Concentração de X: dobra de valor, pois passa de 1.10-2 para 2.10-2;
Velocidade: quadruplica de valor, pois passa de 1.10-2 para 4.10-2.
Assim, a análise deve ser:
2.[X] = 4.v
Colocando os dois valores na mesma base:
2.[X] = 22.v
Temos que a diferença é o expoente 2 e, por isso, a ordem de X será igual a 2.
2º Passo: Determinar a ordem do reagente Y.
Para tal, devemos escolher duas etapas em que a concentração de Y sofre alteração, e que a de X não sofra alteração. As etapas escolhidas são, portanto, a 1a e a 3a, nas quais temos as seguintes mudanças:
Concentração de Y: dobra de valor, pois passa de 1.10-2 para 2.10-2;
Velocidade: octuplica de valor, pois passa de 1.10-2 para 8.10-2.
Assim, a análise deve ser:
2.[X] = 8.v
Colocando os dois valores na mesma base:
2.[X] = 23.v
Temos que a diferença é o expoente 2 e, assim, a ordem de X será igual a 3.
3º Passo: Montar a expressão da velocidade. Para montar a expressão da velocidade, basta multiplicar as concentrações dos reagentes, elevadas às suas respectivas ordens, pela constante (k):
v = k.[x]2.[y]3
29)(Unimontes) Considere a reação a seguir:
C4H9Cl(aq) + H2O(l) → C4H9OH(aq) + HCl(aq)
Em um laboratório, a concentração de cloreto de butila foi medida conforme a reação se processava, como apresentado na tabela:
À medida que a reação se processa, pode-se afirmar que a taxa ou a velocidade média dessa reação:
a) aumenta.
b) não se altera.
c) duplica.
d) diminui.
e) nda.
Letra d). A melhor forma de comprovar que a velocidade de uma reação está diminuindo ou aumentando é por meio do cálculo da velocidade em intervalos de tempo diferentes. No caso da reação, percebemos que a diminuição da velocidade é:
Entre 0 e 150 segundos:
v = 0,07 – 0,1000
 150-0
v = -0,03 v = 2.10-4 mol.L–1.s–1
 150-0
Entre 300 e 800 segundos:
v = 0,02 – 0,05
 800-300
v = -0,03
 500
v = 6. 10-5 mol.L–1.s
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