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: Y_2(g) + 3W_2(g)­ → 2YW_3(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 (t­_i) = 0 segundo

Tempo final (t_f) = 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 = t_f – t_i

∆t = 20 s – 0 s

∆t = 20 s

Calcular a velocidade média:

Resposta: alternativa: B

 

6. Dada a seguinte equação da reacção: 2NO_(g) + O_2(g) → 2NO_2(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) + O_2(g) → 2NO_2(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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