FUP - Faculdade UnB Planaltina
Disciplina: Energia e Dinâmica das Transformações Químicas
Professor: Alex Fabiano C. Campos
Guia de Estudo – Cinética Química
1.
A reação entre cloro (Cl2) e clorofórmio (CHCl3) teve como proposta o mecanismo a seguir:
Passo 1:
Passo 2:
Passo 3:
Global:
Cl2  2 Cl (rápido)
CHCl3 + Cl  CCl3 + HCl (lento)
CCl3 + Cl  CCl4 (rápido)
Cl2 + CHCl3  CCl4 + HCl
Escreva a lei de velocidade para essa reação.
2.
A reação NO2(g) + CO(g)  NO(g) + CO2(g) apresenta, sob baixa temperatura, o mecanismo abaixo:
Etapa 1: NO2(g) + NO2(g)  NO3(g) + NO(g) (lenta)
Etapa 2: NO3(g) + CO(g)  NO2(g) + CO2(g) (rápida)
Explique por que o processo é de ordem zero em relação ao CO.
3.
A oxidação do NO a NO2 segue a reação:
2 NO + O2  2 NO2
2
Experimentalmente, foi encontrada a seguinte lei para o processo: v = k [NO] [O2]. Preveja um possível mecanismo
para o processo.
4. A oxidação do íon iodeto pelo peróxido de hidrogênio em meio ácido ocorre segundo a equação química
balanceada:
-
+
H2O2 + 3 I + 2 H  2 H2O + (I3)
-
Medidas de velocidade de reação indicaram que o processo é de primeira ordem em relação à concentração
de cada um dos reagentes.
a)
b)
5.
Escreva a equação de velocidade da reação. Como é chamada a constante introduzida nessa equação
matemática?
Os coeficientes da equação de velocidade da reação são diferentes dos coeficientes da equação química
balanceada. Explique por quê.
A cinética a seguir foi estudada, obtendo-se os dados destacados no quadro abaixo.
2 NO(g) + Br2(g)  2 NOBr(g)
Experimento Concentração Inicial V inicial (mol /L s)
[NO]
[Br]
1
0,10
0,10
12
2
0,10
0,20
24
3
0,10
0,30
36
4
0,20
0,10
48
5
0,30
0,10
108
Determine a lei de velocidade para a reação.
6.
Em determinadas condições de temperatura e pressão, a decomposição térmica do éter metílico dada
pela equação:
H3C
O
CH3
CH4 + H2 + CO
O quadro abaixo exibe a seguinte dependência da velocidade com a concentração:
[(CH3)2O] inicial
(mol/L)
0,20
0,40
0,60
Velocidade inicial
(mol/L . s)
.
-9
1,60 10
.
-9
6,40 10
.
-9
14,4 10
a)
b)
c)
Determine a lei de velocidade para a reação.
Qual a ordem da reação?
Calcule a constante de velocidade para a reação.
7.
Para a reação genérica A  B, escreva a forma integrada da lei de velocidade considerando:
a)
b)
c)
que a reação é de ordem zero;
que a reação é de primeira ordem; e
que a reação é de segunda ordem.
8. A reação de metabolização do etanol no corpo humano segue uma cinética de ordem zero, cuja forma
integrada é dada pela expressão:
C2 H 6O  C2 H 6O0  kt ,
em que [C2H6O] e [C2H6O]0 são as concentrações molares de etanol sanguíneo final e inicial, respectivamente; k é a
constante de velocidade e t é o tempo de metabolização.
a)
b)
Escreva a expressão da lei de velocidade para essa reação.
Deduza a expressão para a meia-vida da reação em questão e discuta seu significado físico.
9. Conceitue colisão efetiva, colisão não-efetiva, energia de ativação e complexo ativado.
10. Quais são os principais fatores que modificam a rapidez de uma reação. Discuta cada um detalhadamente
com exemplos.
11. A partir dos estudos cinéticos de uma reação química, critique as afirmativas a seguir, destacando se estão
certas ou erradas com uma breve justificativa.
a. Toda reação é produzida por colisões, mas nem toda colisão gera uma reação.
b. Uma colisão altamente energética pode produzir uma reação.
c. Toda colisão com orientação adequada produz uma reação.
d. O aumento da temperatura, em uma reação, promove um aumento de colisões efetivas por unidade de
tempo.
e. A energia de ativação de uma reação é independente da ação de um catalisador.
12. O quadro mostra resultados de experiências em que comprimidos de antiácido efervescente foram
dissolvidos em água.
Experimento
1
2
3
4
Estado do
comprimido
Inteiro
Inteiro
Pulverizado
Pulverizado
o
Temperatura da água ( C)
20
30
20
40
Tempo para se completar a
dissolução (min)
1
0,5
0,7
0,2
a) Explique por que o experimento 4 foi o mais rápido.
b) Explique por que o experimento 1 foi o mais lento.
13. Escreva a equação de Arrhenius e explique cada termo nela presente, destaque os parâmetros implícitos
no fator pré-exponencial.
14. Uma reação genérica tem o perfil de energia em função do caminho da reação descrito no gráfico a
seguir.
a)
b)
c)
Qual é a etapa determinante do processo? Explique.
Qual é o valor da energia de ativação e da energia do complexo ativado da etapa determinante do
processo.
Qual é o H da reação? Trata-se de um processo exotérmico ou endotérmico?
15. O processo de decomposição do pentóxido de dinitrogênio ocorre segundo a reação:
N2O5  2 NO2 + ½ O2.
O estudo da variação da constante de velocidade para essa transformação foi estudada em laboratório. Os
resultados foram plotados de acordo com o gráfico a seguir, em que tg = -12376. Calcule a energia de ativação do
processo. (Dado: R = 8,3145 J/K mol)
-4
-6
ln (K)
-8
-10
-12

-14
0.0029 0.0030 0.0031 0.0032 0.0033 0.0034 0.0035 0.0036 0.0037
-1
1/T (K )
16. De forma geral, como atuam os catalisadores?
17. Quais as diferenças entre catálise homogênea e heterogênea?