Capítulo 12 – Exercícios adicionais
Velocidade média e instantânea
1. A produção de amoníaco ocorre de acordo com a equação N2+ 3H2 → 2NH3.
Considerando que o consumo de gás nitrogênio ocorre com velocidade média igual a
0,5 mol min-1, qual a velocidade média de produção do amoníaco?
2. A figura a seguir descreve a variação da concentração de I2 em função do tempo.
a) O iodo é reagente ou produto da reação? Justifique.
b) Determine a velocidade média dessa reação nos intervalos 0 a 10 s e 1 a 3 s.
c) Determine a velocidade instantânea no tempo 3 segundos.
3. Esboce um gráfico mostrando como varia a concentração de cada uma das espécies
envolvidas na reação A2 + B2 → 2AB. Mostre no gráfico como se pode calcular a
velocidade dessa reação em um instante qualquer (considere que a reação é elementar).
Mecanismo de reação
4. Os clorofluorcarbonos (CFCs) liberam, na estratosfera, átomos de cloro (Cℓ), que
destroem a camada de ozônio. Essa destruição está representada, simplificadamente,
pela seqüência de duas etapas:
Etapa I: O3(g) + Cℓ(g) → O2(g) + CℓO(g)
Etapa II: CℓO(g) + O3(g) → 2O2(g) + Cℓ(g)
Qual a equação global da reação?
5. Uma importante reação industrial de produção de amônia pode ser representada pela
equação N2 + 3H2 → 2NH3. Pode-se esperar que essa reação represente seu mecanismo,
isto é, que seja elementar? Justifique.
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6. O que é a ordem da reação global e a ordem da reação com relação a uma espécie em
particular? O que é molecularidade?
Determinação experimental da lei de velocidade
7. Os dados referentes à cinética da reação 2H2 + 2NO → N2 + 2H2O estão listados na
tabela a seguir:
Experimento
1
2
3
4
5
[H2]
0,10 mol L-1
0,20 mol L-1
0,10 mol L-1
0,30 mol L-1
0,10 mol L-1
[NO]
0,10 mol L-1
0,10 mol L-1
0,20 mol L-1
0,10 mol L-1
0,30 mol L-1
Velocidade
0,10 mol L-1 s-1
0,20 mol L-1 s-1
0,40 mol L-1 s-1
0,30 mol L-1 s-1
0,90 mol L-1 s-1
Qual a lei de velocidade para essa reação?
8. O estudo sobre a cinética da reação global representada mostrou que a lei de
velocidade segue a expressão: v = k [HgCℓ2] × [C2O42-]2. Por que os expoentes da
equação abaixo não são iguais aos coeficientes estequiométricos?
2HgCℓ(aq) + C2O42-(aq) → 2Cℓ-(aq) + 2CO2(g) + Hg2Cℓ2(s)
9. O estudo da cinética da reação A → B está representado no gráfico da velocidade de
reação (v) em função da concentração do reagente A. A partir desse gráfico, encontre a
lei de velocidade para essa reação.
10. Certa reação química é representada por 2A + 2B → C. ‘A’ e ‘B’ são as espécies
químicas que foram colocadas para reagir. Verificou-se, experimentalmente, a uma
certa temperatura, que a velocidade dessa reação quadruplica com a duplicação da [A],
mas não depende da [B]. Qual a expressão da lei de velocidade para essa reação?
Reações de primeira e segunda ordens
11. A decomposição do N2O3 para formar NO2 e NO é uma reação de primeira ordem, e
sua constante de velocidade é igual a 5 × 10-3 s-1. Considerando uma reação que no
início tem [N2O3] = 1,4 mol L-1, qual será o tempo decorrido até que a concentração
diminua para 0,35 mol L-1?
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12. Em uma reação unimolecular de primeira ordem, qual a fração de reagente
consumido depois de decorridas três meias-vidas?
13. Considerando que a reação 2A → produtos seja de segunda ordem e que, sob certas
condições, apresente k = 0,05 mol-1 L s-1depois de 500 segundos, qual a concentração de
A, sabendo que [A]o = 0,5 mol L-1?
Teoria das colisões
14. Em uma colisão entre partículas, quais os fatores primários que determinam se a
colisão será ou não efetiva?
15. O fósforo, P4, exposto ao ar, arde espontaneamente, dando P4O10. O ∆H dessa
reação é –712 kcal mol-1 de P4. Desenhe um diagrama de energia potencial para essa
reação, explicando as partes críticas do gráfico.
16. Considere as seguintes curvas de distribuição de energia cinética para três reações
diferentes, todas à mesma temperatura. A energia de ativação Ea é diferente.
Qual a reação mais rápida e a mais lenta? Justifique.
17. Para a reação A2 + B2 → 2AB, unimolecular, sugira um esquema de colisão
representando a orientação mais apropriada para que a reação ocorra. Faça um desenho
representando o possível complexo ativado dessa colisão.
Equação de Arrhenius
18. A decomposição do C2H5Cℓ é uma reação de primeira ordem, e sua constante de
velocidade é igual a 3 × 10-2 s-1 a 550 ºC e 9 × 10-2 s-1 a 575 ºC. Qual a energia de
ativação dessa reação?
19. A constante de velocidade da reação seguinte é igual a 2,3 × 10-2 mol-1 L s-1 a 400
ºC e 7,5 × 10-1 mol-1 L s-1 a 500 ºC. Calcule a energia de ativação da reação H2 + I2 →
2HI.
Fatores que alteram a velocidade de reação
20. Um estudo sobre a cinética que envolve o consumo de CO2 foi feito em duas
temperaturas diferentes. A figura seguinte mostra a variação da concentração desse gás
com o tempo em duas temperaturas (T1 = 25 ºC e T2 = 35 ºC). Considerando que a única
mudança foi a de temperatura, qual das curvas corresponde à reação na T1 e na T2?
Justifique.
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21. Por que um aumento da concentração do reagente pode causar um aumento da
velocidade de uma reação?
22. Quando uma lâmina de ferro é levada ao fogo, ela se aquece até incandescer.
Quando uma esponja de ferro é levada, ela acaba por incendiar-se. Por que essa
diferença de comportamento se as duas amostras são feitas praticamente do mesmo
material?
23. Em duas lanternas idênticas, carregadas com a mesma massa de carbureto, goteja-se
água, na mesma vazão, sobre o carbureto. Essa reação libera acetileno, que será
queimado para produzir a chama da lanterna. Na lanterna I, o carbureto encontra-se na
forma de pedras e, na lanterna II, está finamente dividido.
a) Indique qual das lanternas apresentará chama mais intensa.
b) Qual delas apagará primeiro?
24. Cite três fatores que podem aumentar a velocidade de uma reação.
25. Uma mistura de H2 e O2, quando submetida a uma faísca elétrica, reage
explosivamente. No entanto, se essa mistura for adequadamente isolada, pode ser
mantida por longo tempo, sem que ocorra reação. Se, ao sistema isolado contendo a
mistura gasosa, forem adicionadas raspas de platina metálica, a reação também se
processará explosivamente e, no final, a platina adicionada permanecerá quimicamente
inalterada.
a) Explique por que no sistema isolado, antes da adição da platina, não ocorre a reação
de formação da água.
b) Explique por que a platina faz com que a reação ocorra rapidamente.
26. O éter etílico pode ser obtido por aquecimento do álcool etílico, segundo a reação
termodinamicamente possível:
2CH3CH2OH → CH3CH2–O–CH2CH3 + H2O
Experimentalmente, observa-se que o aquecimento direto do álcool puro não produz o
éter esperado. No entanto, com a adição de ácido sulfúrico (H2SO4) ao álcool etílico
antes do aquecimento, ocorre a formação rápida do éter etílico (o ácido sulfúrico
permanece inalterado ao final da reação).
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a) Por que a reação de formação do éter etílico não ocorre na ausência do ácido, embora
a reação seja exotérmica?
b) Qual o papel desempenhado pelo ácido sulfúrico nessa reação?
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