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Lista de Exercícios CINETICA QUIMICA – Turma C 1. Considere a seguinte reação hipotética em solução aquosa: A (aq) B (aq) Um frasco é carregado com 0,065 mol de A em um volume total de 100 mL. Os seguintes dados são coletados: Tempo (min) 0 10 20 30 40 Quantidade de matéria de A 0,065 0,051 0,042 0,036 0,031 (a) Calcule a quantidade de matéria de B em cada tempo na tabela, supondo que não existem moléculas de B quanto o tempo for zero. (b) Calcule a velocidade média de desaparecimento de A para cada intervalo de 10 min. e t= 30 min., qual é a velocidade de aparecimento de B em unidades de mol L -1 s -1 . Suponha que o volume da solução seja constante. Resposta: Considerar 1 min= 60 s e prencher a tabela. Lembrar que a velocidade media revisando a teoria com esta tabela de exemplo Logo completar a Tabela, olhe as unidades de velocidade: Tempo (min) 0 10 20 30 40 Tempo (s) 0 600 1200 1800 2400 Quantidade de matéria de A 0,065 0,051 0,042 0,036 0,031 [A] mol/l 6,5 x10 -1 5,1 x10 -1 4,2 x10 -1 3,6 x10 -1 3,1 x10 -1 [B] mol/l 0 1,4 x10 -1 2,3 x10 -1 2,9 x10 -1 3,4 x10 -1 V media desaparecimento de A mol/l min - 1,4 x10 -2 0,9 x10 -2 0,6 x10 -2 0,5 x10 -2 V media de aparecimento de B mol/l s - 2,3 x10 -4 1,5 x10 -4 1,0 x10 -4 0,8 x10 -4

Gabarito Da Lista de Exercisos de Cinetica Quimica

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Page 1: Gabarito Da Lista de Exercisos de Cinetica Quimica

Lista de Exercícios CINETICA QUIMICA – Turma C

1. Considere a seguinte reação hipotética em solução aquosa: A(aq) B(aq)

Um frasco é carregado com 0,065 mol de A em um volume total de 100 mL. Os seguintes dados são coletados:

Tempo

(min) 0 10 20 30 40

Quantidade de

matéria de A 0,065 0,051 0,042 0,036 0,031

(a) Calcule a quantidade de matéria de B em cada tempo na tabela, supondo que não existem moléculas de B quanto o tempo for zero. (b) Calcule a velocidade média de desaparecimento de A para cada intervalo de 10 min. e t= 30 min., qual é a velocidade de aparecimento de B em unidades de mol L

-1s

-1. Suponha que o volume da

solução seja constante. Resposta:

Considerar 1 min= 60 s e prencher a tabela. Lembrar que a velocidade media revisando a teoria com esta tabela de exemplo

Logo completar a Tabela, olhe as unidades de velocidade:

Tempo

(min) 0 10 20 30 40

Tempo

(s) 0 600 1200 1800 2400

Quantidade de

matéria de A 0,065 0,051 0,042 0,036 0,031

[A] mol/l 6,5 x10 -1

5,1 x10 -1

4,2 x10 -1

3,6 x10 -1

3,1 x10 -1

[B] mol/l 0 1,4 x10

-1 2,3 x10

-1 2,9 x10

-1 3,4 x10

-1

V media

desaparecimento de

A mol/l min

- 1,4 x10 -2

0,9 x10 -2

0,6 x10 -2

0,5 x10 -2

V media de

aparecimento de B

mol/l s

- 2,3 x10 -4

1,5 x10 -4

1,0 x10 -4

0,8 x10 -4

Page 2: Gabarito Da Lista de Exercisos de Cinetica Quimica

2. A velocidade de desaparecimento de HCl foi medido pela seguinte reação:

CH3OH(aq) + HCl (aq) CH3Cl (aq) + H2O(l) Os seguintes dados foram coletados:

Tempo (min) [HCl] (mol/l)

0,0 1,85

54,0 1,58

107,0 1,36

215,0 1,02

430,0 0,580

a) Calcule a velocidade média da reação, em mol l

-1s

-1, para intervalos de tempo em cada medida.

b) Faça um gráfico de [HCl] versus tempo. Use o gráfico determinar a velocidade instantânea em mol L-1

s

-1 a t= 5.000 e t= 8.000 s.

Solução: completando a tabela

a)

Tempo (min)

Tempo (s)

[HCl] (mol/l) Velocidade média mol l

-1s

-1

0,0 0 1,85 -

54,0 3240 1,58 8,3 x10 -5

107,0 6420 1,36 6,9 x10 -5

215,0 12900 1,02 5,2 x10 -5

430,0 25800 0,580 3,4 x10 -5

b)

3. A velocidade inicial de uma reação A + B C foi medida por várias concentrações iniciais diferentes de A e B, e os resultados são como seguem:

Número de Experimento

[A] (mol/L)

[B] (mol/L)

Velocidade inicial (mol L

-1 s

-1)

1 0,100 0,100 4,0 x 10-5

2 0,100 0,200 4,0 x 10-5

3 0,200 0,100 16,0 x 10-5

Usando esses dados, determine: (a) A lei de velocidade para reação;

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

[HC

l] m

ol l-1

t (s)

Page 3: Gabarito Da Lista de Exercisos de Cinetica Quimica

(b) A magnitude de constante de reação (c) A velocidade de reação quando [A] = 0,050 mol/L e [B] = 0,100 mol/L

Solução:

Considerando o experimento (1) e (2) será de ordem 1 em [A]

Considerando o experimento (2) e (3) será de ordem 2 em [B]

a) V = k [A] [B]2

b) (mol L-1

s-1

) = k (mol/L)(mol/L)2

k = L2s

-1mol

-1

c) Considerando os valores do primeiro experimento

V = k [A] [B]2

k = 4,0 x 10-5

/ (0,1)3= 4,0 x 10

-2 L

2s

-1mol

-1

4. Você determina a velocidade para uma reação A + B C tem forma, Velocidade = k[A]

x

Qual é o valor da velocidade x se: (a) A velocidade triplica quando [A] é triplicado (b) A velocidade aumenta 8 vezes quando [A] é dobrado. (c) Não existe variação da velocidade quando [A] é triplicado. Solução

(a) 3 V = k[3A]x

Sabe-se que: Velocidade = k[A]x

3 k[A]x = k [3A]

x

3 = 3x

Por tanto x = 1

Ou seja, v = [3A]1

v = 3 A ou de primeiro ordem

(b) 8 V = k[2A]x

8k[A]x = k2

x [A]

x

8 = 2x

Então x = 3 ou cinética de ordem 3

(c) V = k[3A]x

k[A]x = k[3A]

x

1 = 3

x

Então x = 0 ou cinética de ordem 0

5. A decomposição na fase gasosa de SO2Cl2 segundo reação: SO2Cl2(g) SO2 (g) + Cl2(g)

É de primeiro ordem em SO2Cl2(g). A 600 K a meia vida para esse processo é 2,3 x 10

5s.

(a) Qual é a constante de velocidade a essa temperatura? (b) A 320 °C a constante de velocidade é 2.2 x 10-5s

-1. Qual é a meia-vida a essa temperatura?

Page 4: Gabarito Da Lista de Exercisos de Cinetica Quimica

(c) Se a decomposição do cloreto de sulfurila SO2Cl2(g) é um processo de primeira ordem, e a constante de velocidade para a decomposição a 660 K é 4,5 x 10

-2 s

-1:

(c-1) Se começamos com uma pressão inicial de 375 torr, qual é a pressão dessa substância após de 65 s? (c-2) A qual tempo a pressão de SO2Cl2(g) cairá para um décimo de seu valor inicial?. Solução

Sem a reação pertence uma cinética de primeira ordem, então temos que: V = k [SO2Cl2]

t1/2 = ln2/k

a) K = ln2/ t1/2 = ln2/ 2,3 x 10 5s = 3,0 x 10

-6s

-1

b) T = 320 o C ; k = 2,2 x 10

-5s , então t1/2 = ln2/k = ln2/ 2,2 x 10

-5s = 3,1 x 10

4 s

c) c-1) T = 660 K ; k = 4,5 x 10-2

s-1

Se sabe que [A]t = [ A]0e-kt

Assumindo que [A]t = Pt

[P]t = [P]o e –kt

E sabendo que a [P]o = 375 torr

[P]65s = 375 e

–4,5 x 10 -2 *

65 = 20,1 torr.

c-2) [P]t / [P]o = e

–kt

1/10 = e

–4,5 x 10 -2 * t

Então t = 51 s.

6. A constante de velocidade de primeira ordem para a decomposição de N2O5:

N2O5 (g) 2 NO2(g) + O2(g) a 70°C, é 6,82 x 10-3

s-1

. Suponha que comecemos com 0,025 mol de N2O5 (g) em um volume de 2,0 L (a) Qual quantidade de matéria de N2O5restará depois de 2,5 min. (b) Quantos minutos serão necessários para que a quantidade de N2O5 (g) caia para 0,010 mol? (c) Qual é a meia-vida de N2O5 (g) a 70 °C Solução

a ) Se sabe que [A]t = [ A]0e

-kt

[A]t = [ A]0 e-kt

[A]0 = [0,025/2] = 0,0125

[A]t = 0,0125 e-6,82 x 10-3 * 150 s

[A]t = 0,0045

b) ln [A]t /[A]0 = - kt

ln 0,01/0,0125 = - 6,82 x 10-3

s-1

* t

t = 33 s

Page 5: Gabarito Da Lista de Exercisos de Cinetica Quimica

c ) t1/2 = ln2/k

t1/2 = 0,69/ 6,82 x 10-3

= 100 s.

7. (a) A energia de ativação para a isomerização da isonitrila de metila é 160 J/mol. Calcule a fração de moléculas de isonitrila de metila que tem energia maior ou igual a 160 KJ a 500 K (b) Calcule esta fração para uma temperatura de 510 K. Qual é a razão entre a fração a 510 K e aquela a 500 K.

Assuma: f = fração de moléculas; f= e-Ea/RT

Solução

(a)

f= e-Ea/RT

R = 8,314 J K-1

mol-1

f= e-Ea/RT

f= e

- 160/8,314* 500 = 0,96

( b) f= e- 160/8,314* 510

= 0,96 apróx.

8. Para o processo elementar, N2O5(g) 2 NO2(g) + O2(g) ,

A energia de ativação (Ea) e ∆E total são 154 KJ/mol e 136 KJ/mol, respectivamente.

(a) Esboce o perfil de energia para essa reação e rotule (Ea) e ∆E. (b) Qual é a Ea para a reação inversa. Solução

a) E (KJ/mol)

N2O5(g) 2 NO2(g) + O2(g) Caminho da Rxn.

9 . Com base no seguinte perfil de reação A D ?? (A) Quantos intermediários são formados na reação? (B) Qual etapa é a mais rápida? (C) A reação A D é exotérmica ou endotérmica?? Solução : Ver esquema do perfil de energia: (A) 3 (B) C - D (C) Endotérmica

Ea =154 KJ/ mol

∆E =136 KJ/ mol

Page 6: Gabarito Da Lista de Exercisos de Cinetica Quimica

(D) 10. A velocidade de reação CH3COOC2H5 (aq) + OH

- (aq) CH3COO

- (aq) + C2H5OH(aq)

Foi medida a varias temperaturas e os seguintes dados foram coletados:

T oC K (mol

-1L s

-1)

15 0,0521

25 0,101

35 0,184

45 0,332

(a) Usando esses dados faça um gráfico ln k versus 1/T (b) Usando seu gráfico, determine o valor de Ea.

Sabendo que: ln k = - Ea/RT + ln A Solução

(a)

T oC K (mol

-1L s

-1)

T (K) 1/T ln K

15 0,0521 288 0,00347 - 2,955

25 0,101 298 0,00335 - 2,926

35 0,184 308 0,00325 - 1,693

45 0,332 318 0,00314 - 1,103

b)

X = (2,955 – 2,926)/ (3,47 – 3,35) x 10-3

= 5,6 x 10

-2

- Ea/R = - 5,6 x 10

-2

Sendo R = 8,314 J K-1

mol-1

Então Ea = 4721 J mol

-1

Preparado: Prof. Pilar Hidalgo Dez/2010

3,10 3,15 3,20 3,25 3,30 3,35 3,40 3,45 3,50

-3,0

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

- Ea /R = x

ln k

1/T x 10-3