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KL 210510 PROT: 3900

CINÉTICA QUÍMICA 3

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2CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

IMPACTO: A Certeza de Vencer!!!

INTRODUÇÃO

A observação experimental de várias reações levou os químicos a concluir que o aumento da concentração dos reagentes (número de moléculas por unidade de volume) aumenta o número de choques, fazendo aumentar a velocidade das reações LEI DA VELOCIDADE: Vários cientistas tentaram estabelecer uma relação matemática entre a velocidade da reação e a concentração, entretanto, foram Guldberg e Waage, em 1867, que enunciaram a lei que relaciona essas duas grandezas, a qual recebeu o nome da Lei da Ação das Massas, cujo enunciado é o seguinte:

“A velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações molares dos reagentes, elevadas a potências determinadas experimentalmente”.

aA + bB + ... produtos V = k [A]p [B]q

Em que: V → velocidade da reação [A] → concentração molar do reagente A. [B] → concentração molar do reagente B. p → ordem do reagente A. q → ordem do reagente B. Obs.: p e q são experimentalmente determinados p + q → ordem global da reação K → constante cinética ou constante de velocidade da reação. É determinada experimentalmente e aumenta com a temperatura 1ª Experiência: Para a reação de decomposição do N2O5, foram obtidos os seguintes valores experimentais:

2N2O5 → 4NO2 + O2

Experimento [N2O5] V

(mol/ℓ.h)

1 0,010 0,016

2 0,020 0,032

3 0,030 0,048

2ª Experiência: Para a reação de decomposição do Etanal (C2H4O), foram obtidos os seguintes valores experimentais:

CH3CHO → CH4 + CO

Escreva a Lei da Velocidade:

3º Exemplo: Para a reação entre H2 e NO foram obtidos os seguintes valores experimentais:

2H2 + 2NO → N2 + 2 H2O

Experimento [H2] [NO] V (mol/ℓ.h) 1 0,001 0,001 3.10-5 2 0,002 0,001 6.10-5 3 0,002 0,002 24.10-5

REAÇÕES CINÉTICAS Foi determinado experimentalmente que os expoentes das

concentrações na lei de velocidade podem ser determinados da seguinte maneira: 1. Para reações elementares (ocorrem numa única etapa) a lei de velocidade fica:

2A + 3B A2B3 V = k . [A]2 . [B]3

2. Para reações não-elementares (ocorrem em várias etapas) a velocidade da reação é a velocidade da etapa mais lenta. Por exemplo: 4 HBr(g) + O2(g) 2H2O(g) + 2Br2(g) cujo mecanismo é: 1ª etapa: HBr + O2 HBrO2 (lenta)

2ª etapa: HBrO2 + HBr 2 HBrO (rápida)

3ª etapa: 2HBrO + 2HBr 2H2O + 2Br2 ( rápida)

Experimento [CH3CHO] V (mol/ℓ.h) 1 0,10 0,085

2 0,20 0,340

3 0,30 0,765

LEI DA VELOCIDADE (EXPERIMENTAL).

PARTE 01

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REVISÃO IMPACTO - A CERTEZA DE VENCER!!!

A lei de velocidade é determinada pela etapa lenta. Portanto:

V = k . [HBr] . [O2]

QUESTÃO 01

(PUC-SP/2003) A reação 2NO(g) + 2H2(g) N2(g) + 2H2O(g) foi estudada a 904 °C. Os dados da tabela seguinte referem-se a essa reação.

[NO] (mol/L) [H2] (mol/L) Velocidade (mol/L.s) 0,420 0,122 0,140 0,210 0,122 0,035 0,105 0,122 0,0087 0,210 0,244 0,070 0,210 0,366 0,105

A respeito dessa reação é correto afirmar que sua expressão da velocidade é: a) v = k[NO] [H2]. b) v = k[NO]4 [H2]2. c) v = k[NO]2 [H2]. d) v = k[NO]2 [H2]2. e) v = k[H2]. QUESTÃO 02

(UEL/2006) Os dados experimentais para a velocidade de reação, (v), indicados no quadro a seguir:

Foram obtidos a partir dos resultados em diferentes

concentrações de reagentes iniciais para a combustão do monóxido de carbono em temperatura constante:

CO + ½ O2 → CO2

A equação de velocidade para essa reação pode ser escrita

como V = k [CO]a. [O2]b, onde a e b são, respectivamente, as ordens de reação em relação aos componentes CO e O2.

De acordo com os dados experimentais, é correto afirmar que respectivamente os valores de a e b são: a) 1 e 2 b) 2 e 1 c) 3 e 2 d) 0 e 1 e) 1 e 1

QUESTÃO 03

(UEL/2003) O ozônio próximo à superfície é um poluente muito perigoso, pois causa sérios problemas respiratórios e também ataca as plantações através da redução do processo da fotossíntese. Um possível mecanismo que explica a formação de ozônio nos grandes centros urbanos é através dos produtos da poluição causada pelos carros, representada pela equação química a seguir:

De acordo com as reações apresentadas, a lei da velocidade é dada por: a) v = k .[O2].[O] b) v = k .[NO2] c) v = k .[NO2] + k [O2]. [O] d) v = k .[NO]. [O3] e) v = k .[O3] QUESTÃO 04

A reação NO2(g) + CO(g) → CO2(g) + NO(g) é de 2ª ordem em relação ao NO2(g) e de ordem zero em relação ao CO(g). Em determinadas condições de pressão e temperatura, essa reação ocorre com velocidade v. Se triplicarmos a concentração de NO2(g) e duplicarmos a concentração do CO(g), a nova velocidade da reação v, será igual a: a) 3v b) 6v c) 9v d) 12v e) 18v QUESTÃO 05

(UFRS) A reação “2A + B → Produtos” apresenta uma lei de velocidade expressa por v = k[A]2. Se a concentração do reagente A for mantida constante e a de B for duplicada, a velocidade de reação fica multiplicada por um fator igual a: a) 0 b)1 c)2 d)4 e)8 QUESTÃO 06

A ação anestésica do clorofórmio (CHCl3) dá-se por esse ser muito volátil. Dessa forma, ele absorve calor da pele, a qual tem temperatura diminuída, então os nervos sensitivos, que mandam as informações ao cérebro, ficam inativos e a sensação de dor e diminuída. A tabela a seguir apresenta os dados de três experimentos da reação química dada por:

CHCℓ3(g) + Cℓ2(g) → CCℓ4(g) + HCℓ(g).

Usando esses dados, assinale o correto. a) A lei da velocidade é: v = k[CHCl3][Cl2]. b) A reação é de segunda ordem em relação ao clorofórmio. c) O valor da constante de velocidade é k = 5 × 103 (mol/L)-1/s-1. d) A reação é de ordem três meios (3/2) em relação ao cloro. QUESTÃO 06

(UEM/2004) Os conversores catalíticos automotores, baseados em ligas metálicas sólidas contendo ródio, paládio ou molibdênio, são dispositivos antipoluição existentes na maioria dos carros. Sua função é absorver moléculas de gases poluentes e, através de um processo chamado catálise, oxidar ou decompor esses gases, como mostra o exemplo abaixo. Para a reação global:

2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO2 (g)

Na qual NO2 atmosférico é gerado a partir de NO expelido dos escapamentos de automóveis, é proposto o seguinte mecanismo, em duas etapas:

1ª Etapa: 2 NO(g) → N2O2 (g) (etapa rápida) 2ª Etapa: N2O2(g) + O2(g) → 2 NO2 (g) (etapa lenta) Considerando o mecanismo descrito acima a Lei da Velocidade será: a) v = k[NO] [O2]. b) v = k[NO]2 [O2]. c) v = k[N2O2].[O2] d) v = k[NO]4 [O2]2. e) v = k[NO]2 [H2]5

EXERCITANDO

Agora é sua vez! Teste seus conhecimentos.