Cin ética Qu ímicaprofjoaoneto.com/2010/cinetica_quimica.pdf · 2010-04-29 · 1-Em apenas 25...

CinCinéética Qutica QuíímicamicaProf. Prof. MscMsc. João Neto. João Neto

Prof. Msc. João NetoProf. Msc. João Neto 22

CINÉTICA QUÍMICA

é a parte da Química que estuda a velocidade ou rapidez das reações.


A + B A + B �� ABAB

Reagentes

(Consumidos)

Produtos

(Formados)


A + B A + B �� ABABColocamos A e B em contato. Eles reagem para Colocamos A e B em contato. Eles reagem para

produzir AB. A velocidade com que esta reaproduzir AB. A velocidade com que esta reaçção ocorre ão ocorre

éé notada pelo tempo com que A e B notada pelo tempo com que A e B ““desaparecemdesaparecem””, ou , ou

o tempo com que AB o tempo com que AB ““apareceaparece””. .

Uma reaUma reaçção serão seráá rráápidapida quando os produtos se quando os produtos se

formarem depressa e serformarem depressa e seráá lentalenta se esse processo se esse processo

demorar para acontecer. demorar para acontecer.

DeveDeve--se notar que A e B devem ser consumidos no se notar que A e B devem ser consumidos no

mesmo tempo em que AB se forma, portanto podemos mesmo tempo em que AB se forma, portanto podemos

expressar a velocidade da reaexpressar a velocidade da reaçção em termos do ão em termos do

consumo dos reagentes ou do aparecimento dos consumo dos reagentes ou do aparecimento dos

produtos.produtos.


A velocidade mA velocidade méédia da readia da reaçção ão éé a relaa relaçção ão

entre a quantidade consumida ou entre a quantidade consumida ou

produzida e o intervalo de tempo gasto produzida e o intervalo de tempo gasto

para que isso ocorra.para que isso ocorra.

t

][v ;

t

Vv

t

nv ;

t

mv

mm

mm

∆

∆=

∆

∆=

∆

∆=

∆

∆=


A + 2B A + 2B �� XX

0,70,70,60,60,30,32525

0,70,70,60,60,30,32020

0,70,70,60,60,30,31515

0,60,60,80,80,40,41010

0,40,41,21,20,60,655

00221100

[X][X]

mol/Lmol/L

[B][B]

mol/Lmol/L

[A][A]

mol/Lmol/L

TempoTempo((minmin))


A + 2B A + 2B �� XX

0,40,41,21,20,60,655

00221100

[X][X]

mol/Lmol/L

[B][B]

mol/Lmol/L

[A][A]

mol/Lmol/L


11 min..08,0

min08,0

05

0,16,0

][][][

50

5050

5050

−−−=

×−=⇒

−

−=

−

−=⇒

∆

∆=

−

−−

−−

LmolV

L

molVV

tt

AAV

t

AV

m

mm

inicialfinal

inicialfinalmm


A + 2B A + 2B �� XX

0,40,41,21,20,60,655

00221100

[X][X]

mol/Lmol/L

[B][B]

mol/Lmol/L

[A][A]

mol/Lmol/L


11 min..16,0

min16,0

05

2,10,2

][][][

50

5050

5050

−−−=

×−=⇒

−

−=

−

−=⇒

∆

∆=

−

−−

−−

LmolV

L

molVV

tt

BBV

t

BV

m

mm

inicialfinal

inicialfinalmm


A + 2B A + 2B �� XX

0,40,41,21,20,60,655

00221100

[X][X]

mol/Lmol/L

[B][B]

mol/Lmol/L

[A][A]

mol/Lmol/L


11 min..08,0

min08,0

05

04,0

][][][

50

5050

5050

−−=

×=⇒

−

−=

−

−=⇒

∆

∆=

−

−−

−−

LmolV

L

molVV

tt

XXV

t

XV

m

mm

inicialfinal

inicialfinalmm


A + 2B A + 2B �� XX0 a 5 minutos0 a 5 minutos

A A �� VVmm==--0,08 mol.L0,08 mol.L--11..minmin--11

B B ��VVmm==--0,16 mol.L0,16 mol.L--11..minmin--11

X X ��VVmm=0,08 mol.L=0,08 mol.L--11..minmin--11

Sinal negativo indica que a Sinal negativo indica que a substância estsubstância estáá sendo sendo consumida. O correto consumida. O correto éétrabalhar com a velocidade em trabalhar com a velocidade em mmóódulo no reagente.dulo no reagente.


Qual a velocidade da reação

A + 2B � X?


t2

][

t3

][

t1

][v 322

mReação ∆

∆=

∆

∆=

∆

∆=

NHHN

A + 2B A + 2B �� XX

NN22 + 3H+ 3H22 �� 2NH2NH33

t1

][

t2

][

t1

][v

Reaçãom

∆

∆=

∆

∆=

∆

∆=

XBA


GrGrááfico de Velocidadefico de Velocidade: Os reagentes são

consumidos durante a reação e a sua quantidade diminuidiminui com a variação do

tempo, enquanto os produtos são formados e suas quantidades aumentamaumentam com o

tempo.


1

0,6

0,40,3 0,3 0,3

2

1,2

0,8

0,6 0,6 0,6

0

0,4

0,60,7 0,7 0,7

0

0,4

0,8

1,2

1,6

2

0 5 10 15 20 25

[A]

[B]

[C]

A + 2B A + 2B �� XX


Velocidade instantâneaVelocidade instantânea


Trace uma tangente à curva pelo ponto P.


Escolha sobre a tangente dois pontos A e B. Notriângulo retângulo ABC, a tangente trigonométrica

do ângulo α é dada por:


ExercExercíícioscios


1-Em apenas 25 milésimos de segundo, o gás nitrogênio é capaz de encher um airbag de 70 litros. Esse gás é produzido pela decomposição de um sal —extremamente venenoso se ingerido —chamado azoteto de sódio:

2NaN3 ��2Na +3N2

(Dados: volume molar do N2, nas condições internas do air-bag: 25 L/mol; massa molar do NaN3: 65 g/mol)

ExercExercíícioscios


2NaN3 ��2Na +3N2

a)Calcule a velocidade média dessa reação, em litros de N2, por segundo.

70 L de N2 ----------- 0.025 s

v ----------------- 1.0 s

v = 2800 L de N2


2NaN3 ��2Na +3N2

b)Calcule a velocidade média dessa reação, em mol de Na por minuto.

2Na--------------3N2

2mol-------------3x25L

x----------------2800L

x=74,66 mol

74,66 mol de Na --------1 s

y--------------------60 s (1 min)

y=4479,6 mol de Na/min


2NaN3 ��2Na +3N2

c)Calcule a velocidade média dessa reação, em gramas de NaN3 por hora.

2NaN3--------------------3N2

2 mol de NaN3 -------------3 mol de N2

2x65g------------------3x25L

z----------------------2800L

z = 4853,33 g de NaN3

4853,33 g de NaN3 -----------1 s

w-------------------3600 s (1h)

w= 17.471.988 g de NaN3/h


2-(UFPE) Uma boca de fogão a gás queima 5 L de butano (C4H10) por hora. Qual a velocidade da produção de gás carbônico nessa reação em L/hora, nas mesmas condições de temperatura e pressão?

C4H10 + 13/2O2 �� 4CO2 + 5H2O

1 mol ------------------4 mol

1 L ---------------------4 L

5 L ----------------------x

x = 20 L

Lei de Gay-Lussac


3-(Vunesp) A decomposição de N2O5 em fase gasosa para formar NO2 e O2 está ocorrendo com o consumo de 3 mol de N2O5 por minuto. A velocidade de produção de NO2 na reação é:

a)3 mol/minuto b)4 mol/minuto

c)6 mol/minuto d)9 mol/minuto

e)12 mol/minuto

2N2O5 �� 4NO2 + 1O2

2 mol -------4 mol

3 mol -------x

x=6 mol

X=6 mol/min


4-(Fuvest-SP) O seguinte gráfico refere-se ao estudo cinético de uma reação química:

a) lenta.

b) explosiva.

c) reversível.

d) endotérmica.

e) de oxidorredução.

Como ocorre aumento muito grande da velocidade no mesmo instante, isso mostra que a reação tem velocidade muito alta. Alternativa bAlternativa b


5-(Fuvest-SP) O gráfico mostrado a seguir foi construído com dados obtidos no estudo da decomposição de iodeto de hidrogênio, àtemperatura constante.

Em qual dos quatros trechos assinalados na curva, a reação ocorre com maior velocidade média?


Observando os intervalos de tempo e quantidade de Hl consumido no gráfico seguinte:

percebemos que a quantidade de Hl é praticamente constante e tI < tII < tIII< tIV

IVIIIIII

tempo

Quantidade

vvvv

t

Qv

v

>>>

↑

∆=↓

=∆


6-(Unicamp-SP) Numa reação que ocorre em solução (reação I), há o desprendimento de oxigênio, e a sua velocidade pode ser medida pelo volume de O2(g) (desprendido). Uma outra reação (reação II) ocorre nas mesmas condições, porém consumindo O2(g), e esse consumo mede a velocidade dessa reação. O gráfico representa os resultados referentes às duas reações:

Considerando as duas horas iniciais, qual das reações tem velocidade maior? Justifique a resposta.


III

IIII

II

II

mm

mm

mm

inicialfinal

inicialfinalmm

VV

hora

sarbitráriaunidadesVV

hora

sarbitráriaunidadesVV

tt

VVV

t

VV

=

=⇒−

−=

=⇒−

−=

−

−=⇒

∆

∆=

102

42

102

02

][][


7-(UFPI) O dióxido de nitrogênio — NO2 — é um

gás tóxico, pois sua inalação provoca irritação nas vias respiratórias. Analise os resultados expressos no gráfico a seguir e a reação de sua obtenção a partir do pentóxido de nitrogênio —N2O5 — na temperatura de 308 K. e, em seguida, marque a alternativa correta.

2N2O5 � 4NO2 + O2


2N2O5 � 4NO2 + O2

a)Nos momentos iniciais, a velocidade de formação do NO2 é maior que a do O2;

b)A velocidade de formação do NO2 é duas vezes a velocidade de formação do O2;

c)A velocidade de decomposição do N2O5 é a metade da velocidade de formação do O2;

d)No tempo de 4x103 s, a velocidade de decomposição do N2O5 émaior que a de formação do NO2;

e)No tempo de zero a 2x103 s, a velocidade de formação do O2 émaior que a formação do NO2


2N2O5 � 4NO2 + O2

a)Nos momentos iniciais, a velocidade de formação do NO2 é maior que a do O2;

b)A velocidade de formação do NO2 é duas vezes a velocidade de formação do O2;

c)A velocidade de decomposição do N2O5 é a metade da velocidade de formação do O2;

d)No tempo de 4x103 s, a velocidade de decomposição do N2O5 émaior que a de formação do NO2;

e)No tempo de zero a 2x103 s, a velocidade de formação do O2 émaior que a formação do NO2

Nos primeiros 4x103 s, por exemplo, há maior produção de NO2 ou seja: 2,2x10-3 mol de NO2/L, enquanto apenas 0,5x10

-3

mol de O2/L foi formado.

Alternativa aAlternativa a


8-(UFSC, adaptada) A água oxigenada (H2O2) decompõe-se, produzindo água e gás oxigênio, de acordo com a equação: 2H2O2 � 2H2O + O2.

Os gráficos a seguir foram construídos com base em dados obtidos num determinado experimento em que a concentração inicial de H2O2 era de 0,8 mol.L-1. Assinale a(s) afirmação(ões) correta(s).


Julgue cada proposição, justificando-a:

a)No intervalo II, a velocidade média da reação émenor que no intervalo III, mas é maior que no intervalo I.


a)No intervalo II, a velocidade média da reação émenor que no intervalo III, mas é maior que no intervalo I.


b)A velocidade da reação atinge seu valor máximo ao final da reação.



Incorreta. A prIncorreta. A práática mostra que a velocidade de uma reatica mostra que a velocidade de uma reaçção ão diminui com o passar do tempo.diminui com o passar do tempo.


c)A velocidade da reação diminui com a diminuição da concentração de água oxigenada.


d)Quando tiver sido consumido 0,5 mol/L da concentração inicial de H2O2, o tempo da reação será de 20 minutos, e a quantidade de oxigênio formada será de 0,25 mol.


d)Quando tiver sido consumido 0,5 mol/L da concentração inicial de H2O2, o tempo da reação será de 20 minutos, e a quantidade de oxigênio formada será de 0,25 mol.

Correta Correta –– Observe o grObserve o grááfico!fico!


e)No intervalo de 0-30 minutos, a velocidade média da decomposição da água oxigenada, vmH2O2 é3,0x10-2mol .L-1 .min-1 .


e)No intervalo de 0-30 minutos, a velocidade média da decomposição da água oxigenada é 3,0x10-2mol .L-1 .min-1 . Incorreta Incorreta –– veja o cveja o cáálculo!lculo!

11

222222

min..02,0

min02,0

030

8,02,0

][][][

300

300300

300300

−−=

×=⇒

−

−=

−

−=⇒

∆

∆=

−

−−

−−

LmolV

L

molVV

tt

OHOHV

t

OHV

m

mm

inicialfinal

inicialfinalmm


f)O oxigênio tem velocidade média de formação que vale 2,0x10-2 mol.L-1.min-1 no intervalo 0 - 30 minutos.


f)O oxigênio tem velocidade média de formação que vale 2,0x10-2 mol.L-1.min-1 no intervalo 0 - 30 minutos. Incorreta Incorreta –– veja o cveja o cáálculo!lculo!

11

222

min..01,0

min0,01

030

0,03,0

][][][

300

300300

300300

−−=

×=⇒

−

−=

−

−=⇒

∆

∆=

−

−−

−−

LmolV

L

molVV

tt

OOV

t

OV

m

mm

inicialfinal

inicialfinalmm


g) A velocidade média da reação, após 10 min, é:

112 min..105,1122

2222 −−−×===== LmolVVVV

V mOmOHmOHm

m


11

11

11

min..015,0010

0,015,0

min..03,0010

0,03,0

min..03,0010

8,05,0

2

2

22

−−

−−

−−

=−

−=

=−

−=

=−

−=

LmolV

LmolV

LmolV

Om

OHm

OHm


112

11

11

11

min..105,1

1

015,0

2

03,0

2

03,0

122

min..015,0010

0,015,0

min..03,0010

0,03,0

min..03,0010

8,05,0

2222

2

2

22

−−−=

=

=

−−

−−

−−

×

==

==

=−

−=

=−

−=

=−

−=

LmolV

V

VVVV

LmolV

LmolV

LmolV

R

R

R

Om

OHm

OHm

m

m

OmOHmOHmm


9-(UFPB) Na reação de decomposição do clorato de potássio, a seguir, verifica-se a formação de 2,24 litros de O2 em 40 segundos, medidos nas CNTP

2KClO3 �2KCl + 3O2

Calcule a velocidade média de produção de O2, expressa em:

a)litro.segundo-1 (L/s)





a)litro.segundo-1 (L/s)

2,24L O2 -------------------- 40 sx --------------------------1 sx=0,056 LV=0,056 L.s-1





b)grama.segundo-1 (g/s)





b)grama.segundo-1 (g/s)

1mol O2 = 32g32g O2 -------------------- 22,4 L

x ---------------------- 0,056 Lx=0,08 gV=0,08 g.s-1


10-(UERJ) A água oxigenada é empregada, freqüentemente, como agente microbicida de ação oxidante local. A liberação do oxigênio, que ocorre durante a sua decomposição, é acelerada por uma enzima presente no sangue. Na limpeza de um ferimento, esse microbicida liberou, ao se decompor, 1,6 g de oxigênio por segundo. Nessas condições, a velocidade de decomposição da água oxigenada, em mol/min, é igual a:

a) 6,0 c) 3,4

b) 5,4 d) 1.7


2H2O2 � 2H2O + O2

2 mol ---------------------- 1 mol

2 mol ---------------------- 32g

x ------------------------1,6g

x=0,1 mol de H2O2

0,1 mol H2O2 ---------------- 1 s

y ------------------------ 60 s (1min)

y=6 mol

V=6 mol/min ou V=6 mol.min-1

Letra ALetra A


11-(UFPR) No gráfico a seguir, estão representadas as concentrações, ao longo do tempo, de quatro substâncias — A, B, C e D — que participam de uma reação hipotética.


A partir dessas informações, julgue (V ou F) as afirmações a seguir:

( ) As substâncias A e B são reagentes da reação.

( )A velocidade de produção de C é menor que a velocidade de produção de A.

( )Transcorridos 50 s do início da reação, a concentração de C é maior que a concentração de B.


( ) Nenhum produto se encontra presente no início da reação.

( ) A mistura das substâncias A e D resulta na produção de B.

( ) As substâncias A, B e D estão presentes no início da reação.


A partir dessas informações, julgue (V ou F) as afirmações a seguir:

(FF) As substâncias A e B são reagentes da reação.

B e D tem suas concentraB e D tem suas concentraçções diminuões diminuíídas das com o tempo. São essas substâncias, com o tempo. São essas substâncias, portanto, os reagentesportanto, os reagentes


(VV)A velocidade de produção de C é menor que a velocidade de produção de A.

Enquanto ha produção de quase 2x10-3 molar de A, apenas 1x10-3 molar de C formado nos 50 segundos decorridos.


(VV)Transcorridos 50 s do início da reação, a concentração de C é maior que a concentração de B.


(FF) Nenhum produto se encontra presente no início da reação.


(FF) A mistura das substâncias A e D resulta na produção de B.

A mistura das substâncias B e D A mistura das substâncias B e D resultam na produresultam na produçção de C e A.ão de C e A.


(VV) As substâncias A, B e D estão presentes no início da reação.


12-(UEPE) O gráfico a seguir representa variação de concentração das espécies A, B e C com o tempo. Qual das alternativas a seguir contém a equação química que melhor descreve a reação representada pelo gráfico?


Pelo gráfico, percebe-se que B e C são reagentes — suas concentrações diminuem com o tempo —, enquanto A é produto (sua concentração aumenta com o tempo). Portanto:

bB + cC � aA

0,5mol B + 1,0mol C � 0,5mol A

1B + 2C � 1A

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