CINÉTICA QUÍMICA Folha … · O NO NO O K 2,0 10 K ... Um dos grandes problemas ambientais nas...
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Prof.: João Roberto Mazzei
Unidade Temática: Cinética Química
1. (Enem 2ª aplicação 2010) Alguns fatores podem alterar a rapidez das reações químicas. A seguir, destacam-se três exemplos no contexto da preparação e da conservação de alimentos: 1. A maioria dos produtos alimentícios se conserva por muito mais tempo quando submetidos à
refrigeração. Esse procedimento diminui a rapidez das reações que contribuem para a degradação de certos alimentos.
2. Um procedimento muito comum utilizado em práticas de culinária é o corte dos alimentos para acelerar o seu cozimento, caso não se tenha uma panela de pressão.
3. Na preparação de iogurtes, adicionam-se ao leite bactérias produtoras de enzimas que aceleram as reações envolvendo açúcares e proteínas lácteas.
Com base no texto, quais são os fatores que influenciam a rapidez das transformações químicas relacionadas aos exemplos 1, 2 e 3, respectivamente? a) Temperatura, superfície de contato e concentração. b) Concentração, superfície de contato e catalisadores. c) Temperatura, superfície de contato e catalisadores. d) Superfície de contato, temperatura e concentração. e) Temperatura, concentração e catalisadores. 2. (Unisc 2017) A equação a seguir apresenta a reação de decomposição da água oxigenada, também denominada peróxido de hidrogênio.
KI2 2(aq) 2 ( ) 2(g)2 H O 2 H O O 196 kJ mol l
Em relação a esta reação pode-se afirmar que a) é uma reação endotérmica. b) ocorre mais rapidamente em concentrações mais baixas. c) o iodeto de potássio atua como um inibidor da reação. d) ocorre a redução do oxigênio na formação do 2O . e) é uma reação exotérmica. 3. (Ita 2017) Considere as reações químicas reversíveis I e II:
I. 1
2
k2 23(aq) 3(aq) (aq) 4(aq)
kBrO 3 SO Br 3 SO .
II. 2(g) (g) 3(g)O O O .€
A respeito das reações I e II responda às solicitações dos itens a e b, respectivamente:
a) Sabendo que a reação I ocorre em meio ácido e que a sua reação direta é sujeita à lei de velocidade
dada por
21 3 3v k BrO SO H , expresse a lei de velocidade para a reação reversa.
b) Calcule a constante de equilíbrio da reação II dadas as seguintes reações e suas respectivas
constantes de equilíbrio:
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h 492(g) (g) (g) eq.
343(g) (g) 2(g) 2(g) eq.
NO NO O K 4,0 10
O NO NO O K 2,0 10
ν
€
4. (Uefs 2017) 1ª Etapa (lenta): (g) 2(g) 2 (g) 2 (g)2 NO H N O H O
2ª Etapa (rápida): 2 (g) 2(g) 2(g) 2 (g)N O H N H O
O monóxido de nitrogênio ou óxido nítrico (NO) é um dos principais poluentes do ar atmosférico. As
emissões desse gás, considerando a origem antropogênica, são resultados da queima, a altas temperaturas, de combustíveis fósseis em indústrias e em veículos automotores. Uma alternativa para
reduzir a emissão de NO para a atmosfera é a sua decomposição em um conversor catalítico. Uma
reação de decomposição do NO é quando este reage com gás hidrogênio, produzindo gás nitrogênio e
vapor de água conforme as etapas em destaque. Ao realizar algumas vezes a reação do NO com 2H ,
alterando a concentração de um ou de ambos os reagentes à temperatura constante, foram obtidos os seguintes dados:
[NO]
mol L 2[H ]
mol L
Taxa de desenvolvimento
(mol L h)
31 10 31 10 53 10 31 10 32 10 56 10 32 10 32 10 524 10
Com base nessas informações, é correto afirmar: a) O valor da constante k para a reação global é igual a 300. b) A taxa de desenvolvimento da reação global depende de todas as etapas. c) Ao se duplicar a concentração de 2H e reduzir à metade a concentração de NO, a taxa de
desenvolvimento não se altera. d) Ao se duplicar a concentração de ambos os reagentes, NO e 2H , a taxa de desenvolvimento da
reação torna-se quatro vezes maior.
e) Quando ambas as concentrações de NO e de 2H forem iguais a 33 10 mol L, a taxa de
desenvolvimento será igual a 581 10 mol L h.
5. (Upe-ssa 2 2017) O gráfico a seguir indica a decomposição de azida de sódio em nitrogênio gasoso, que é a reação usada para inflar airbags, quando ocorrem acidentes com veículos automotivos. Por ser um perigo potencial, o sódio metálico formado é convertido por reação com outros reagentes, tais
como o 3KNO e a 2SiO .
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Sobre esse processo, é CORRETO afirmar que a a) reação é de segunda ordem. b) reação ocorre em uma velocidade lenta. c) velocidade é dada pela taxa de consumo do 2N .
d) constante de velocidade, k, é igual a 10,056 s .
e) concentração de 3NaN aumenta ao longo dos 20 s.
6. (Fepar 2017)
Um dos grandes problemas ambientais nas últimas décadas tem sido a redução da camada de ozônio. Uma das reações que contribui para a destruição dessa camada é expressa pela seguinte equação:
(g) 3(g) 2(g) 2(g)NO O NO O
Os dados abaixo foram coletados em laboratório, a 25 C.
Experiência 1[NO] mol L 13[O ] mol L 1 1Velocidade mol L s
1 61 10 63 10 40,66 10
2 61 10 66 10 41,32 10
3 61 10 69 10 41,98 10
4 62 10 69 10 43,96 10
5 63 10 69 10 45,94 10
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Considere os dados e avalie as afirmativas.
( ) A expressão da lei da velocidade é 23v k [NO] [O ] .
( ) A reação é de segunda ordem.
( ) O valor da constante da velocidade é 147,3 10 . ( ) A velocidade fica inalterada se variarmos igualmente as concentrações de NO e 3O . ( ) Se o uso de um catalisador provocasse o aumento de velocidade da reação, isso seria consequência
da diminuição da energia de ativação do sistema. 7. (Pucsp 2017) O fluoreto de nitrila 2(NO F) é um composto explosivo que pode ser obtido a partir da
reação do dióxido de nitrogênio 2(NO ) com gás flúor 2(F ), descrita pela equação.
2(g) 2(g) 2 (g)2 NO F 2 NO F
A tabela a seguir sintetiza os dados experimentais obtidos de um estudo cinético da reação.
Experimento 2[NO ] em 1mol L 2[F ] em 1mol L V inicial em 1 1mol L s
1 0,005 0,001 42 10
2 0,010 0,002 48 10
3 0,020 0,005 34 10
A expressão da equação da velocidade nas condições dos experimentos é a) 2v k [NO ] b) 2 2v k [NO ][F ]
c) 22 2v k [NO ] [F ]
d) 2v k [F ]
8. (Ufrgs 2017) Uma reação genérica em fase aquosa apresenta a cinética descrita abaixo.
23A B 2C v k[A] [B]
A velocidade dessa reação foi determinada em dependência das concentrações dos reagentes, conforme os dados relacionados a seguir.
1[A] (mol L ) 1[B] (mol L ) 1 1v (mol L min )
0,01 0,01 53,0 10
0,02 0,01 x
0,01 0,02 56,0 10
0,02 0,02 y
Assinale, respectivamente, os valores de x e y que completam a tabela de modo adequado.
a) 56,0 10 e 59,0 10
b) 56,0 10 e 512,0 10
c) 512,0 10 e 512,0 10
d) 512,0 10 e 524,0 10
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e) 518,0 10 e 524,0 10 9. (Ita 2017) Considere que a decomposição do 2 5N O , representada pela equação química global
2 5 2 22 N O 4 NO O ,
apresente lei de velocidade de primeira ordem. No instante inicial da reação, a concentração de 2 5N O
é de 10,10 mol L e a velocidade de consumo desta espécie é de 1 10,022 mol L min . Assinale a
opção que apresenta o valor da constante de velocidade da reação global, em 1min .
a) 0,0022 b) 0,011 c) 0,022 d) 0,11 e) 0,22 10. (Uemg 2017) Uma reação química hipotética é representada pela seguinte equação:
(g) (g) (g) (g)A B C D e ocorre em duas etapas:
(g) (g) (g)A E D (Etapa lenta)
(g) (g) (g)E B C (Etapa rápida)
A lei da velocidade da reação pode ser dada por a) v k [A]
b) v k [A][B] c) v k [C][D]
d) v k [E][B]
11. (G1 - ifba 2017) Os gases butano e propano são os principais componentes do gás de cozinha (GLP -
Gás Liquefeito de Petróleo). A combustaÞo do butano 4 10(C H ) :
4 10 2 2 2C H O CO H O Energia
0,1 mols butano-minuto qual a massa de 2CO produzida
em 1 hora? a) 1.056 g b) 176 g
c) 17,6 g d) 132 g
e) 26,4 g
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12. (Ufpr 2017) O cromo é um metal bastante utilizado em processos industriais e seu descarte
impróprio causa diversas preocupações devido à sua alta toxicidade, no estado de Cr(VI), em
humanos, animais e plantas. Recentemente, pesquisadores propuseram uma forma de tratar resíduos
de Cr(VI) utilizando um agente redutor natural, a epigalocatequina galato (EGCG), um polifenol
presente nas folhas de chá verde. A EGCG reduz Cr(VI) a Cr(III), que é menos tóxico e tende a
precipitar ou a se ligar ao solo em meio alcalino. O estudo cinético dessa reação foi realizado em três
concentrações diferentes de Cr(VI), em pH 6,86, temperatura ambiente e em concentração de
EGCG muito superior a de Cr(VI), condição em que se pode considerar que [EGCG] permanece
praticamente inalterada. Os dados de concentração inicial de cromo VI 0(Cr(VI)] ) e velocidade inicial
0(v ) são mostrados na tabela:
Experimento 0[Cr(VI)] Mμ 10v M minμ
1 40 0,64
2 30 0,48
3 20 0,32
(Fonte: Liu, K., Shi, Z., Zhou, S., Reduction of hexavalent chromium using epigallocatechin gallate in aqueous solutions: kinetics and mechanism, RSC Advances, 2016, 6, 67196.) a) Forneça a lei de velocidade para a reação mencionada.
b) Qual é a ordem de reação com relação a Cr(VI)? Por quê?
c) Qual é o valor da constante cinética observável obsk yobs(k k[EGCG] ) dessa reação? Mostre o
cálculo. 13. (Ufjf-pism 3 2017) O ozônio é um gás que existe em pequenas quantidades (cerca de 10%) na
troposfera, mas em maior concentração na estratosfera, constituindo a camada de ozônio. a) Na troposfera, o ozônio reage com o óxido de nitrogênio produzindo oxigênio e dióxido de nitrogênio,
cuja constante de equilíbrio é 346,0 10 . De acordo com as concentrações descritas abaixo,
verifique se o sistema está em equilíbrio.
Composto 3O NO 2O 2NO
Concentração 1(mol L ) 61 10 51 10 38 10 42 10
b) Utilizando os dados para a reação do ozônio com o dióxido de nitrogênio na atmosfera, fornecidos
abaixo, determine a expressão da velocidade e calcule o valor da constante de velocidade dessa reação
2(g) 3(g) 3(g) 2(g)NO O NO O €
1
2[NO ] mol L 13[O ] mol L 1 1Velocidade mol L s
55 10 51 10 22,2 10
55 10 52 10 24,4 10
52,5 10 52 10 22,2 10
c) Na troposfera, o ozônio também reage com compostos orgânicos insaturados prejudicando a
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qualidade de vida dos organismos vivos. Escreva a reação de ozonólise do 2 metilbuteno na
troposfera. 14. (Mackenzie 2017) O estudo cinético de um processo químico foi realizado por meio de um experimento de laboratório, no qual foi analisada a velocidade desse determinado processo em função
das concentrações dos reagentes A e 2B . Os resultados obtidos nesse estudo encontram-se tabelados
abaixo.
Experimento 1[A] (mol L ) 12[B ] (mol L ) 1 1v inicial (mol L min )
X 21 10 21 10 42 10
Y 35 10 21 10 55 10
Z 21 10 35 10 41 10
Com base nos resultados obtidos, foram feitas as seguintes afirmativas:
I. As ordens de reação para os reagentes A e 2B , respectivamente, são 2 e 1.
II. A equação cinética da velocidade para o processo pode ser representada pela equação 2
2v k [A] [B ].
III. A constante cinética da velocidade k tem valor igual a 200.
Considerando-se que todos os experimentos realizados tenham sido feitos sob mesma condição de temperatura, é correto que a) nenhuma afirmativa é certa. b) apenas a afirmativa I está certa. c) apenas as afirmativas I e II estão certas. d) apenas as afirmativas II e III estão certas. e) todas as afirmativas estão certas. 15. (Upe-ssa 2 2016) Em uma seleção realizada por uma indústria, para chegarem à etapa final, os candidatos deveriam elaborar quatro afirmativas sobre o gráfico apresentado a seguir e acertar, pelo menos, três delas.
Um dos candidatos construiu as seguintes afirmações:
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I. A reação pode ser catalisada, com formação do complexo ativado, quando se atinge a energia de
320 kJ.
II. O valor da quantidade de energia 3E determina a variação de entalpia ( H) da reação, que é de
52 kJ.
III. A reação é endotérmica, pois ocorre mediante aumento de energia no sistema.
IV. A energia denominada no gráfico de 2E é chamada de energia de ativação que, para essa reação, é
de 182 kJ.
Quanto à passagem para a etapa final da seleção, esse candidato foi a) aprovado, pois acertou as afirmações I, II e IV. b) aprovado, pois acertou as afirmações II, III e IV. c) reprovado, pois acertou, apenas, a afirmação II. d) reprovado, pois acertou, apenas, as afirmações I e III. e) reprovado, pois acertou, apenas, as afirmações II e IV.
Gabarito comentado na próxima folha!!!!
Mas, promete que não vai olhar o gabarito antes de resolver as questões !
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GABARITO: Resposta da questão 1: [C] São fatores que aceleram a velocidade das reações químicas: aumento da temperatura e da superfície de contato e a presença de catalisadores. Resposta da questão 2: [E] Trata-se de uma reação que libera calor para o meio, portanto, exotérmica. Resposta da questão 3:
a) A reação I ocorre em meio ácido e sua reação direta é sujeita à lei de velocidade dada por: 2
Direta 1 3 3v k [BrO ][SO ][H ].
Para I:
1
2
k2 23(aq) 3(aq) (aq) 4(aq)
k
2 31 1 3 3
2 32 2 4
BrO 3 SO Br 3 SO
v k [BrO ][SO ]
v k [Br ][SO ]
No equilíbrio 1 2v v .
2 3 2 31 3 3 2 4
2 31 4
2 32 3 3
2Reversa Direta 1 3 3
2Reversa 1 3 3
Reversa1 2
3 3
k [BrO ][SO ] k [Br ][SO ]
k [Br ][SO ](a)
k [BrO ][SO ]
v v k [BrO ][SO ][H ]
v k [BrO ][SO ][H ]
vk (b)
[BrO ][SO ][H ]
Substituindo (b) em (a), vem:
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Reversa2 2 3
3 3 42 3
2 3 3
2 3Reversa 4
2 2 32 3 3 3 3
2 32 4
Reversa 2 3 3 2 33 3
Reversa 2 3
v
[BrO ][SO ][H ] [Br ][SO ]
k [BrO ][SO ]
v [Br ][SO ]
k [BrO ][SO ][H ] [BrO ][SO ]
[Br ][SO ]v k [BrO ][SO ][H ]
[BrO ][SO ]
v k [BrO ] 23[SO ]
2 34
3
[Br ][SO ][H ]
[BrO ] 23[SO ]
2 23
2 34
Reversa 2 2 23
[SO ]
[H ][Br ][SO ]v k (Lei da velocidade para a reação reversa)
[SO ]
b) Cálculo da constante de equilíbrio da reação II:
2(g) (g) 3(g)
3II
2
h 492 (g) (g) eq.
2
h 34 2 23(g) (g) 2(g) 2(g) eq.
3
49 249
2
O O O
[O ]K
[O ][O]
[NO][O]NO (g) NO O K 4,0 10
[NO ]
[NO ][O ]O NO NO O K 2,0 10
[O ][NO]
[NO ][NO][O] [O]4,0 10 (1)
[NO ] [NO] 4,0 10
2,0
υ
υ
€
34 342 2 2 2
3 3
[NO ][O ] [NO ] [O ]10 2,0 10 (2)
[O ][NO] [NO] [O ]
Substituindo (1) em (2), vem:
34 249
3
3II 49 34
2
83 82II
[O ][O]2,0 10
[O ]4,0 10
[O ] 1K
[O ][O] 4,0 10 2,0 10
K 0,125 10 1,25 10
Resposta da questão 4: [E]
[NO]
mol L
12[H ]
mol L
Taxa de desenvolvimento
(mol L h)
31 10 (constante) 31 10 53 10
31 10 (constante) 32 10 (dobrou) 56 10 (dobrou)
32 10 32 10 524 10
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2[NO]
mol L
2[H ]
mol L
Taxa de desenvolvimento
(mol L h)
31 10 31 10 53 10
31 10 32 10 (constante) 56 10
32 10 (dobrou) 32 10 (constante) 5 224 10 (quadruplicou; 2 )
Conclusão: 2 12v k[NO] [H ] .
Para a primeira linha da tabela:
32
4
2 12
4 3 2 3 1
5
[NO] [H ] 3 10 mol L
k 3 10
v k[NO] [H ]
v 3 10 (3 10 ) (3 10 )
v 81 10 mol L h
Resposta da questão 5: [D]
0
3 3 0
1
ln[A] ln[A] kt
ln[NaN ] ln[NaN ] kt
1,8 ( 0,7) k 20
20k 1,1
k 0,056 s
Resposta da questão 6: F – V – F – F – V.
[F] Dobrando-se a concentração de NO dobra-se a velocidade da reação, sendo de 1ª ordem em
relação ao NO, e dobrando-se a velocidade de 3O também, irá dobrar a velocidade da reação,
sendo de 1ª ordem também, em relação a 3O , assim a lei que expressa a velocidade para essa
experiência será: 3v k [NO] [O ].
[V] A reação é de segunda ordem em relação a reação global (soma dos expoentes 1 1).
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[F] Teremos:
3
4 6 6
47
6 6
v k [NO] [O ]
(0,66 10 ) k (1 10 ) (3 10 )
0,66 10k 2,2 10
(1 10 ) (3 10 )
[F] Se houver a mesma variação em ambos os reagentes a velocidade irá variar proporcionalmente, pois
é proporcional as duas concentrações. [V] O catalisador aumenta a velocidade de uma reação química, diminuindo a energia de ativação. Resposta da questão 7: [B]
Experimento a b2 2v k[NO ] [F ]
1 4 3 a 3 b2 10 k(5 10 ) (10 )
2 4 2 a 3 b8 10 k(10 ) (2 10 )
4 2a b 3b
4 a 3a 3b
a b 2 (a b)
a b2 2
1 12 2
(2) (1)
8 10 k 10 2 10
2 10 k 5 10 10
4 2 2 2 2
v k[NO ] [F ]a b 2
1 1 2 v k[NO ] [F ]
Resposta da questão 8: [D]
23A B 2C v k[A] [B]
Utilizando a primeira linha da tabela fornecida, vem:
5 2
51
22 2
3,0 10 k(0,01) (0,01)
3,0 10k 3,0 10 30
10 10
Para x :
2
2 2 2
5
v 30 [A] [B]
x 30 (2 10 ) (10 )
x 12,0 10
Para y :
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2
2 2 2
5
v 30 [A] [B]
y 30 (2 10 ) (2 10 )
y 24,0 10
Resposta da questão 9:
[D]
2 5 2 2
2 5 2 2
2 5
2 5
2 5 2 2
N O NO O
N O NO OReação
1 1Consumo de N O
1 1N O 1 1
Reação
2 N O 4 NO 1O
v v v
2 4 1
v v vv
2 4 1
v 0,022 mol L min
v 0,022 mol L minv 0,011 mol L min
2 2
Para uma ração de primeira ordem: 1v k [R] , então:
12 5
1
v k [N O ]
0,011 mol L
1 1
1 1
1
min k 0,10 mol L
0,011 mol L mink
0,10 mol L
1
1
0,11min
k 0,11min
Resposta da questão 10: [A]
A lei da velocidade da reação é calculada a partir da etapa lenta, ou seja, v k [A].
(g) (g) (g)
x
A E D
v k [R]
v k [A]
Resposta da questão 11: [A]
4 10 2 2 23
C H O 4CO 5H O2
Proporção entre butano e dióxido de carbono: 1: 4, ou seja, a cada 0,1 mol de butano decomposto
forma-se 0,4 mol de 2CO .
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21 mol de CO 44 g
0,4 mol x
x 17,6 g
17,6 g
1min
y g 60 min
y 1.056 g
Resposta da questão 12: a) De acordo com a tabela fornecida no enunciado, vem:
a
a
a
v k[Cr(VI)]
0,64 k 40 (I)
0,32 k 20 (II)
Dividindo (I) por (II):
a aa
a
0,64 k 2 202 2
0,32 k 20
a 1
Lei da velocidade: 1v k[Cr(VI)] .
b) De acordo com a tabela fornecida no enunciado, vem:
Experimento 0[Cr(VI)] Mμ 10v M minμ
1 40 0,64
Comparado com Divide por 12 Divide por 12
3 20 0,32
Conclusão: ordem 1 (expoente de [Cr(VI)]).
c) Cálculo do valor da constante cinética.
1v k[Cr(VI)]
Para o experimento 1:
1 1
1
2 1
0,64 M min k 40 M
0,64 M mink
40 M
k 1,6 10 min
μ μ
μ
μ
Resposta da questão 13: a) Reação:
3(g) (g) 2(g) 2(g)
3 442 2
C 6 53
O NO O NO
[O ] [NO ] (8 10 ) (2 10 )K 16 10
[O ] [NO] (1 10 ) (1 10 )
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Pelo valor do K calculado o sistema não está em equilíbrio, pois é menor que o eqK .
b) Expressão de velocidade:
2 3
2 5 5
7 1
v k [NO ] [O ]
2,2 10 k(5 10 ) (1 10 )
k 4,4 10 s
c) Teremos:
Resposta da questão 14: [E]
x y2v k [A] [B ]
Substituindo os valores da primeira e segunda linha da tabela, vem:
4 2 x 2 y
5 3 x 2 y
2 10 k (1 10 ) (1 10 ) (I)
5 10 k (5 10 ) (1 10 ) (II)
Dividindo (I) por (II):
4 2 x 2 y
5 3 x 2 y
x 2 x
2 10 k (1 10 ) (1 10 )
k5 10 (5 10 ) (1 10 )
4 2 2 2
x 2 (a ordem de A é 2)
Substituindo os valores da primeira e terceira linha da tabela, vem:
4 2 x 2 y
4 2 x 3 y
2 10 k (1 10 ) (1 10 ) (III)
1 10 k (1 10 ) (5 10 ) (IV)
Dividindo (III) por (IV):
4 2 x 2 y
4 2 x 3 y
y 1 y
2
2 10 k (1 10 ) (1 10 )
k1 10 (1 10 ) (5 10 )
2 2 2 2
y 1 (a ordem de B é 1)
[I] Correta. As ordens de reação para os reagentes A e 2B , respectivamente, são x 2 e y 1.
[II] Correta. A equação cinética da velocidade para o processo pode ser representada pela equação
22v k [A] [B ].
www.professormazzei.com – CINÉTICA QUÍMICA – Folha 12
Prof.: João Roberto Mazzei
x y2
2 12
v k [A] [B ]
x 2
y 1
v k [A] [B ]
[III] Correta. A constante cinética da velocidade k tem valor igual a 200.
Substituindo os valores da primeira linha da tabela na equação cinética da velocidade, vem: 4 2 2 2 1
4
2 2 2 1
2
2 10 k (1 10 ) (1 10 )
2 10k
(1 10 ) (1 10 )
k 2 10
k 200
Resposta da questão 15: [C]
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Prof.: João Roberto Mazzei
ABRAÇOS A TODOS E BONS ESTUDOS!!