UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
Departamento de Físico-Química
Físico-Química V – Turma 2as e 4as - tarde – Prof. Raphael Cruz
4a Lista de Exercícios – 1/2010
CINÉTICA QUÍMICA
Exercício 1.
A variação na pressão parcial do azometano na reação CH3N2CH3(g) →
CH3CH3(g) + N2(g), foi monitorada ao longo do tempo, a 600 K, fornecendo os resultados
abaixo. Determine a ordem da reação e obtenha sua constante de velocidade.
t(s)
0
1000
2000
3000
4000
P (mmHg)
820
572
399
278
194
-4 -1
Resp.: 1ª ordem; 3,6x10 s .
Exercício 2.
Os dados abaixo foram obtidos da reação de formação da uréia a partir do
cianato de amônio (NH4CNO → NH2CONH2). Inicialmente, 22,9 g de cianato de
amônio for dissolvidos em quantidade de água suficiente para preparar 1 litro de
solução. Determinar a ordem da reação, a constante de velocidade e a massa de cianato
de amônio após 300 min.
t(s)
0
1200
3000
3900
9000
muréia (g)
0
7,0
12,1
13,8
17,7
Resp.: 2ª ordem; 0,983 mL/mol.s; 2,94g
Exercício 3.
A velocidade de uma reação depende da concentração de uma substância A
conforme a tabela abaixo. Determinar a ordem da reação em relação a A e calcular a
constante de velocidade.
cA (10-3 mol/l)
5,0
8,2
17
30
ro (10-7 mol/l.s)
3,6
9,6
41
130
Resp.: 2ª; 1,4 x10-2 l/mol.s
Exercício 4.
A meia-vida para decaimento radioativo do 14C é 5730 anos, devido a emissão
de raios β com energia de 0,16 MeV. Uma amostra arqueológica contém madeira que
possui somente 72% de 14C encontrado em árvores vivas. Qual a idade do sítio
arqueológico.
Resp.: 2716 anos.
Exercício 5.
A concentração inicial do princípio ativo em uma preparação aquosa foi 5,0x10-3
g/mL. Após 20 meses a concentração analisada tornou-se 4,2x10-3 g/mL. A droga é
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considerada ineficaz após ter se decomposto para 70% de sua concentração original.
Assumindo cinética de primeira ordem, calcular a data a partir do qual o preparado da
droga na tem mais validade. Qual seria o tempo de validade se a cinética fosse de
segunda ordem?
Resp.: 40,9 meses.
Exercício 6.
Uma reação de segunda ordem do tipo A + B → O foi conduzida numa solução
que inicialmente era 0,050 M em A e 0,080 M em B. Depois de 1,0 h a concentração de
A caiu para 0,020 mol/L. Estimar:
a) A constante de velocidade;
b) A meia-vida dos reagente.
Resp.: 14,88 h/M
Exercício 7.
Pilocarpina sofre hidrólise e epimerização simultâneas em solução aquosa. A
constante de velocidade determinada experimentalmente, kexp = kH + kE, a 25°C, é
6,96x102 h-1. Análises têm mostrado que a porcentagem da forma epimerizada da
pilocarpina (isopilocarpina) a 25°C é 20,62%. Calcular as constantes de velocidade para
a hidrólise, kH, e para a epimerização, kE.
Resp.: 1,44x102 h-1; 5,52x102 h-1.
Exercício 8.
Os dados abaixo se referem à decomposição do vapor de óxido de etileno em
metano e monóxido de carbono, a 414,5°C:
t (min)
0
5
7
9
12
18
P (torr)
116,51
122,56
125,72
128,74
133,23
141,37
Determinar a ordem da reação e calcular sua constante de velocidade.
Resp.: 1ª; 0,0140 min-1.
Exercício 9.
A constante específica de velocidade da decomposição do azoisopropano, a
270°C, é 2,06x10-7 s-1. Calcule a percentagem da amostra original decomposta ao fim de
25 s. E o tempo necessário para que 95% da amostra se decomponham.
Resp.: 5%; 1450 s.
Exercício 10.
A 25ºC, o período de meia-vida para a decomposição do N2O5 é de 5,7 h e é
independente da pressão inicial do óxido. Calcule a constante de velocidade e o tempo
necessário para a decomposição de 90% da substância.
Resp.: 0,122 h-1; 18,90 h.
Exercício 11.
A decomposição catalisada de H2O2 em solução aquosa é uma reação essencial
na cicatrização de ferimentos de seres vivos. Ela pode ser estudada mediante a titulação
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do peróxido não decomposto com uma solução de KMnO4. Conhecendo-se os dados
abaixo dessa titulação, determine a ordem da reação e sua constante de velocidade.
t (min)
0
5
10
20
30
50
Volume de
46,1
37,1
29,8
19,6
12,3
5,0
KMnO4 (cm3)
Resp.: 1ª; 0,0447 min-1.
Exercício 12.
Os dados abaixo referem-se à reação de tiossulfato de sódio e iodeto de
metileno, a 25°C, sendo a concentração expressa em unidades arbitrárias. Determine a
ordem da reação e sua constante de velocidade.
t (min)
0
4,75
10
20
35
55
60
Na2S2O3
35,35
30,5
27,0
23,2
20,3
18,6
17,1
CH3I
18,25
13,4
9,9
6,1
3,2
1,5
0
Resp.: 2ª; 1,810-3 c-1.min-1.
Exercício 13.
A velocidade de saponificação do acetato de metila, a 38°C, foi estudada
preparando-se soluções 0,01 M do éster e da base e titulando-se a mistura em vários
tempos com um ácido padrão. Os dados obtidos foram os seguintes:
t (min)
3
5
7
10
15
21
25
3
cbasex10
7,40
6,34
5,50
4,64
3,63
2,88
2,54
Determine a ordem da reação e a constante de velocidade.
Resp.: 2ª; 11,8 L2/mol.min.
Exercício 14.
A partir dos dados do problema anterior, calcular o tempo necessário para que
ocorram 95% da reação, quando as concentrações iniciais da base e do éster forem de
0,004 M. Qual seria o período de meia-vida neste caso?
Resp.: 404 min; 21,2 min.
Exercício 15.
Na tabela a seguir estão relacionadas as constantes de velocidade k para a
decomposição do N2O5 a várias temperaturas:
T (°C)
0
25
35
45
55
65
k (s-1)
7,87x10-7 3,46x10-5 1,35x10-4 4,98x10-4 1,40x10-3 4,87x10-3
Determine a energia de ativação e a constante de velocidade a 50°C.
Resp.: 103,387 kJ; 8,91x10-4 min-1.
Exercício 16.
A 378,5°C, o tempo de meia-vida para a decomposição térmica de primeira
ordem do óxido de etileno é 363 min e a energia de ativação da reação é 218,4 kJ/mol.
A partir destes dados, calcule o tempo necessário para decompor 75% do óxido de
etileno, a 450°C.
Resp.: 13,7 min.
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Exercício 17.
A reação A + B → C ocorre em duas etapas, de acordo com o seguinte
mecanismo:
2A 
→ D
k1
B + D →
A+C
A primeira etapa atinge rapidamente o equilíbrio e a constante de equilíbrio é K.
Deduza a expressão para a velocidade de formação de C, em termos de K, k1 e das
concentrações de A e B.
Resp.: dcc/dt = k1KcA2cB.
Exercício 18.
Um mecanismo proposto para a reação 2NO + O2 → 2NO2 é o seguinte:
k1
NO + NO →
N 2O 2
k2
N 2 O 2 →
2 NO
k3
N 2 O 2 + O 2 →
2 NO 2
Deduza a equação da taxa de formação do NO2, aplicando a aproximação do estado
estacionário à concentração de N2O2, espécie intermediária.
Resp.: dcNO2/dt = [2k1k3(cNO)2cO2]/[k2+k3cO2].
Exercício 19.
A reação de decomposição de N2O(g) em contato com uma superfície de ouro, a
900°C, é uma reação de primeira ordem, com constante de velocidade 2,14x10-4 s-1. Se
a pressão inicial do N2O(g), àquela temperatura, é 350 torr, calcule:
a) a pressão de equilíbrio ao fim de 2½ horas;
b) o tempo necessário para a decomposição de 95% do N2O.
Resp.: 51 torr; 233 min.
Exercício 20.
A taxa inicial v de oxidação do succionato de sódio para formação do fumarato
de sódio pelo oxigênio dissolvido em presença da enzima succinoxidase pode ser
representada por
V
v=
1 + K s cS
onde V é a velocidade inicial máxima obtida com uma dada quantidade de enzima, Ks é
a constante de Michaelis-Menten e cS é a concentração do succionato de sódio. Calcule
V e Ks a partir dos seguintes dados medidos. Obs.: Para este cálculo é conveniente
utilizar o gráfico de Lineweaver-Burk.
cSx103 (M)
10
2
1
0,5
0,33
6
vx10 (M/s)
1,17
0,99
0,79
0,62
0,50