EXERCÍCIOS RESOLVIDOS SOBRE CINÉTICA QUÍMICA

Exercícios resolvidos sobre cinética química

1. A velocidade da reacção altera-se quando se modifica a temperatura do sistema. Qual dos factores abaixo NÃO é alterado pela variação da temperatura?

A. Eficiência das colisões;

B. Número e eficiência das colisões;

C. Energia de activação e número de colisões;

D. Energia de activação.

RESOLUÇÃO

De acordo com a Teoria de Colisões “para uma reacção química ocorrer às partículas reagentes devem colidir entre si com orientação espacial adequada e com energia suficiente”. Portanto, para que ocorra uma reacção química devem ser reunidas basicamente as seguintes condições:

• Haver colisão entre as partículas reagentes;

• A colisão deve ocorrer numa orientação (geometria) favorável à formação do complexo activado e;

• A colisão deve ocorrer com energia com energia igual ou superior à energia de activação.

A energia de activação é energia mínima necessária para que ocorra a reacção química.

Portanto, a temperatura modifica todos os factores excepto a ENERGIA DE ACTIVAÇÃO.

Resposta: alternativa: D

 

2. Numa reacção, o complexo activado:

A. Possui mais energia que os reagentes ou os produtos;

B. Age como catalisador;

C. Possui menos energia que os reagentes ou os produtos;

D. Sempre forma produtos.

RESOLUÇÃO

O complexo activado é estado intermediário entre os reagentes e produtos e é formando quando se atinge a energia de activação. Possui maior energia que a dos reagentes e dos produtos, por isso é muito instável devido à sua alta energia e decompõe-se quase instantaneamente nos produtos da reacção.

Resposta: alternativa: A

 

3. Dos factores abaixo mencionados:

(1) concentração dos reagentes; (2) cor dos reagentes;

(3) temperatura dos reagentes e (4) presença do catalisador.

Os que afectam a velocidade da reacção são:

A. 1 e 2

B. 1 e 3

C. 1 e 4

D. 1 , 3 e 4

RESOLUÇÃO

Os factores que afectam a velocidade da reacção são: concentração dos reagentes, temperatura, natureza dos reagentes, superfície de contacto e catalisador.

É importante prestar atenção ao facto de que um dos factores que influencia a velocidade da reacção é a Temperatura. O aumento ou diminuição da temperatura só pode ser feito para o sistema reacional como um todo e não de forma particular para um certo reagente.

O aumento ou diminuição da temperatura provocará um aumento ou diminuição da energia cinética média das partículas reagentes, assim, quanto maior for à temperatura, maior é a energia cinética média das partículas, consequentemente maior é a probabilidade de ocorrência de choques efectivos, portanto, maior é a velocidade da reacção. O contrário também é correcto, pois se a temperatura diminui, igualmente diminui a energia cinética média das partículas reagentes e como consequência diminui a probabilidade de ocorrência de choques efectivos, portanto, diminui a velocidade da reacção.

Deste modo, conclui-se que não é correcto dizer “temperatura dos reagentes”, mas sim temperatura do sistema como um todo, ou simplesmente temperatura, contudo se não quisermos ser mais rigorosos podemos aceitar a alternativa D como correcta.

Resposta: alternativa: D

 

4. Identifique a afirmação falsa sobre a teoria de colisões:

A. As substâncias devem colidir para que possam reagir;

B. Os reagentes devem possuir energia suficiente para durante a colisão, quebrar ligações umas das outras;

C. A eficiência das colisões não depende de orientação das partículas reagentes;

D. Quanto maior o número de colisões, maior a velocidade da reacção química;

RESOLUÇÃO

De acordo com a Teoria de Colisões “para uma reacção química ocorrer às partículas reagentes devem colidir entre si com orientação espacial adequada e com energia suficiente”. Portanto, para que ocorra uma reacção química devem ser reunidas basicamente as seguintes condições:

• Haver colisão entre as partículas reagentes;

• A colisão deve ocorrer numa orientação (geometria) favorável à formação do complexo activado e;

• A colisão deve ocorrer com energia com energia igual ou superior à energia de activação.

Resposta: alternativa: C

 

5. Dada à equação da reacção: Y2(g) + 3W2(g)­ 2YW3(g). A reacção inicia com 0,445 mol/L de W2, 20 segundos depois a concentração de W2 baixa para 0,145 mol/L. Qual é a velocidade média da reacção?

A. 1,5 ∙ 10-2 M/s

B. 5,0 ∙ 10-3 ­M/s

C. 4,5 ∙ 10-4 M/s

D. 1,35 ∙ 10-3 M/s

Resolução

A velocidade média da reacção é definida como sendo a variação da concentração dos reagentes ou produtos num dado intervalo de tempo.

Vamos agora reunir os dados

Concentração inicial ([W2]i) = 0,445 mol/L

Concentração final ([W2]f) = 0,145 mol/L

Tempo inicial (t­i) = 0 segundo

Tempo final (tf) = 20 segundos

Cálculo da variação da concentração

∆[ ] = [ ]f – [ ]i

∆[ ] = 0,145 mol/L – 0,445 mol/L

∆[ ] = – 0,3 mol/L

Cálculo da variação do tempo:

∆t = tf – ti

∆t = 20 s – 0 s

∆t = 20 s

Calcular a velocidade média:


Resposta: alternativa: B

 

6. Dada a seguinte equação da reacção: 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g). Como altera a velocidade se a pressão do sistema aumenta três vezes?

A. Aumenta 9 vezes

B. Aumenta 27 vezes

C. Diminui 9 vezes

D. Diminui 27 vezes

RESOLUÇÃO

Aumentar a pressão do sistema equivale a aumentar a concentração. Com o aumento da pressão do sistema, as pressões parciais de todos os participantes da reacção aumentam. Logo a velocidade da reacção também aumenta.

Neste caso vamos escrever a equação da reacção química:

2NO(g) + O2(g) 2NO2(g).

Escreveremos a expressão da lei de velocidade:

V1 = k  [NO]2 [O2]

Tal como já vimos o aumento da pressão equivale ao aumento da concentração, assim teremos:

V2 = k  (3[NO])2 (3[O2])

V2 = k  32 [NO]2 3 [O2]

V2 = k  9 3 [NO] 2 [O2]

V2 = 27 k [NO] 2 [O2]

Note que k [NO] 2 [O2] é exactamente V1, portanto, podemos substituir essa expressão por V1:

V2 = 27 V1

Isso significa que a velocidade da reacção aumenta 27 vezes.

Resposta: alternativa: B


7. A reacção X(g) + 2Y(g) 3Z(g) decorre com a velocidade V, se a concentração de X for duplicada e a de Y reduzida à metade.

Qual será a velocidade da reacção?

A. 0,20V

B. 0,30V

C. 0,40V

D. 0,50V

RESOLUÇÃO

• O aumento da concentração dos reagentes aumenta a velocidade da reacção química.

• A diminuição da concentração dos reagentes diminui a velocidade da reacção química.

Escreveremos a expressão da lei de velocidade:

V = k · [X] · [Y]2

Duplicar a concentração (aumentar duas vezes a concentração) significa multiplicar a concentração de um determinado participante por 2, assim, ao se duplicar a concentração de X a sua concentração passa ser: 2[X]. Já reduzir (diminuir) a concentração à metade significa multiplicar a concentração desse participante pelo inverso de 2 que é ½ .

Deste modo, a concentração de Y ao ser diminuída à metade passa a ser: ½ [Y] de modo que podemos escrever que:

V’ = k · (2[X]) · (½[Y])2

V’ = k 2 [X] ∙ (½)2 [Y]2

V’ = 2 ¼ k [X] [Y]2

V’ = ½ k [X] [Y]2

Note que k [X] [Y]2 é exactamente V, portanto, podemos substituir essa expressão por V:

V’ = ½V V’ = 0,5V


Resposta: alternativa: D

 

8. O mecanismo de uma reacção química indica…

A. O balanço do sistema da reacção;

B. O modo como a velocidade varia durante a reacção;

C. a ordem da reacção química;

D. Vários passos pelos quais os reagentes se transformam em produtos;

RESOLUÇÃO

O conjunto de etapas por meio das quais ocorre uma reacção química é denominado mecanismo de reacção.

Resposta: alternativa: D

 

9. Para uma dada reacção foi proposto o seguinte mecanismo:

Etapa I: A(g)­ + B(g) C(g)   Lenta

Etapa II: C(g) + A(g) D(g)   Rápida

Qual é a expressão da lei de velocidade?

A. V = k ∙ [A]2 ∙ [B]

B. V = k ∙ [A] ∙ [B]

C. V = k ∙ [C]2 ∙ [A]

D. V = k ∙ [C] ∙ [A]

RESOLUÇÃO

Quando uma reacção química ocorre em duas ou mais etapas diz-se que é uma reacção não elementar. Nas reacções não elementares, a etapa determinante na velocidade da reacção é a etapa lenta.

Neste processo a etapa lenta é: I. A(g)­ + B(g) C(g)  (etapa lenta)

Assim, a expressão da Lei de velocidade é:

V = k ∙ [A] ∙ [B]

Resposta: alternativa: B

 

10. Relativamente aos dados da pergunta 9, qual será a equação da reacção total?

A. C(g) + A(g) D(g)

B. A(g)­ + B(g) D(g) 

C. A(g)­ + B(g) C(g) 

D. 2A(g)­ + B(g) D(g) 

RESOLUÇO

Aqui só vamos somar as duas reacções como se fossem equações matemáticas:

Portanto, a equação total da reacção é: 2A(g)­ + B(g) D(g) .

Resposta: alternativa: D


11. O estudo da cinética da reacção aY(g) + bW(g) cYW(g), forneceu dos dados seguintes:

Experiência

Concentração Molar

Velocidade em M/s

[Y]

[W]

I

0,40

0,10

0,512

II

0,20

0,10

0,128

III

0,20

0,20

0,256

Qual é a expressão da Lei da Velocidade da reacção?

A V = k [Y]2 ∙ [W]

B V = k [Y] ∙ [W]

C V = k [Y]2 ∙ [W]2

D V = k [Y] ∙ [W]

RESOLUÇÃO

Para esta reacção podemos escrever a seguinte expressão da Lei de Velocidade: V = k [Y]x · [W]y

Ordem do reagente Y

Mantendo-se constante a concentração de W na primeira e segunda linhas, observa-se que a concentração de Y sai de 0,40 para 0,20, portanto, diminui duas vezes a concentração de Y. Na sequência a velocidade da reacção passa de 0,512 para 0,128 logo, a velocidade diminui 4 vezes. Portanto, a velocidade da reacção é directamente proporcional ao quadrado da concentração de Y.

Isso significa que a concentração de Y está elevada ao expoente 2.

Expressão geral: V = k [Y]x · [W]y

Velocidade 1:   0,512 = k ∙ (0,40)x ∙ (0,10)y

Velocidade 2:  0,128 = k ∙ (0,20)x ∙ (0,10)y 

Ordem do reagente W

Mantendo-se constante a concentração de Y na segunda e terceira linhas, observa-se que a concentração de W sai de 0,10 para 0,20, portanto, duplica a concentração de A. Na sequência a velocidade da reacção passa de 0,128 para 0,256, logo, a velocidade aumenta duas vezes, ou seja, dupla. Portanto, a velocidade da reacção é directamente proporcional à concentração de W. Isso significa que a concentração de W está elevada ao expoente 1.

Expressão geral: V = k [Y]x · [W]y

Velocidade 2:   0,128 = k ∙ (0,20)x ∙ (0,10)y

Velocidade 3:  0,256 = k ∙ (0,20)x ∙ (0,20)y

A expressão da lei de velocidade é:

V = k [Y]2 · [W]

Resposta: alternativa: A

 

 

Por: Miguel Pascoal

Licenciado em Ensino de Química





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