UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE Departamento de Fsico-Qumica

Fsico-Qumica V Turma 2as e 4as - tarde Prof. Raphael Cruz 4a Lista de Exerccios 1/2010

CINTICA QUMICA

Exerccio 1. A variao na presso parcial do azometano na reao CH3N2CH3(g) CH3CH3(g) + N2(g), foi monitorada ao longo do tempo, a 600 K, fornecendo os resultados abaixo. Determine a ordem da reao e obtenha sua constante de velocidade.

t(s) 0 1000 2000 3000 4000 P (mmHg) 820 572 399 278 194

Resp.: 1 ordem; 3,6x10-4s-1.

Exerccio 2. Os dados abaixo foram obtidos da reao de formao da uria a partir do cianato de amnio (NH4CNO NH2CONH2). Inicialmente, 22,9 g de cianato de amnio for dissolvidos em quantidade de gua suficiente para preparar 1 litro de soluo. Determinar a ordem da reao, a constante de velocidade e a massa de cianato de amnio aps 300 min.

t(s) 0 1200 3000 3900 9000 muria (g) 0 7,0 12,1 13,8 17,7

Resp.: 2 ordem; 0,983 mL/mol.s; 2,94g

Exerccio 3. A velocidade de uma reao depende da concentrao de uma substncia A conforme a tabela abaixo. Determinar a ordem da reao em relao 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.: 2; 1,4 x10-2 l/mol.s

Exerccio 4. A meia-vida para decaimento radioativo do 14C 5730 anos, devido a emisso de raios com energia de 0,16 MeV. Uma amostra arqueolgica contm madeira que possui somente 72% de 14C encontrado em rvores vivas. Qual a idade do stio arqueolgico. Resp.: 2716 anos.

Exerccio 5. A concentrao inicial do princpio ativo em uma preparao aquosa foi 5,0x10-3 g/mL. Aps 20 meses a concentrao analisada tornou-se 4,2x10-3 g/mL. A droga

considerada ineficaz aps ter se decomposto para 70% de sua concentrao original. Assumindo cintica 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 cintica fosse de segunda ordem? Resp.: 40,9 meses.

Exerccio 6. Uma reao de segunda ordem do tipo A + B O foi conduzida numa soluo que inicialmente era 0,050 M em A e 0,080 M em B. Depois de 1,0 h a concentrao 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

Exerccio 7. Pilocarpina sofre hidrlise e epimerizao simultneas em soluo aquosa. A constante de velocidade determinada experimentalmente, kexp = kH + kE, a 25C, 6,96x102 h-1. Anlises tm mostrado que a porcentagem da forma epimerizada da pilocarpina (isopilocarpina) a 25C 20,62%. Calcular as constantes de velocidade para a hidrlise, kH, e para a epimerizao, kE. Resp.: 1,44x102 h-1; 5,52x102 h-1.

Exerccio 8. Os dados abaixo se referem decomposio do vapor de xido de etileno em metano e monxido de carbono, a 414,5C: 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 reao e calcular sua constante de velocidade. Resp.: 1; 0,0140 min-1.

Exerccio 9. A constante especfica de velocidade da decomposio do azoisopropano, a 270C, 2,06x10-7 s-1. Calcule a percentagem da amostra original decomposta ao fim de 25 s. E o tempo necessrio para que 95% da amostra se decomponham. Resp.: 5%; 1450 s.

Exerccio 10. A 25C, o perodo de meia-vida para a decomposio do N2O5 de 5,7 h e independente da presso inicial do xido. Calcule a constante de velocidade e o tempo necessrio para a decomposio de 90% da substncia. Resp.: 0,122 h-1; 18,90 h.

Exerccio 11. A decomposio catalisada de H2O2 em soluo aquosa uma reao essencial na cicatrizao de ferimentos de seres vivos. Ela pode ser estudada mediante a titulao

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do perxido no decomposto com uma soluo de KMnO4. Conhecendo-se os dados abaixo dessa titulao, determine a ordem da reao e sua constante de velocidade. t (min) 0 5 10 20 30 50 Volume de KMnO4 (cm3)

46,1 37,1 29,8 19,6 12,3 5,0

Resp.: 1; 0,0447 min-1.

Exerccio 12. Os dados abaixo referem-se reao de tiossulfato de sdio e iodeto de metileno, a 25C, sendo a concentrao expressa em unidades arbitrrias. Determine a ordem da reao 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.: 2; 1,810-3 c-1.min-1.

Exerccio 13. A velocidade de saponificao do acetato de metila, a 38C, foi estudada preparando-se solues 0,01 M do ster e da base e titulando-se a mistura em vrios tempos com um cido padro. Os dados obtidos foram os seguintes: t (min) 3 5 7 10 15 21 25 cbasex103 7,40 6,34 5,50 4,64 3,63 2,88 2,54 Determine a ordem da reao e a constante de velocidade. Resp.: 2; 11,8 L2/mol.min.

Exerccio 14. A partir dos dados do problema anterior, calcular o tempo necessrio para que ocorram 95% da reao, quando as concentraes iniciais da base e do ster forem de 0,004 M. Qual seria o perodo de meia-vida neste caso? Resp.: 404 min; 21,2 min.

Exerccio 15. Na tabela a seguir esto relacionadas as constantes de velocidade k para a decomposio do N2O5 a vrias 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 ativao e a constante de velocidade a 50C. Resp.: 103,387 kJ; 8,91x10-4 min-1.

Exerccio 16. A 378,5C, o tempo de meia-vida para a decomposio trmica de primeira ordem do xido de etileno 363 min e a energia de ativao da reao 218,4 kJ/mol. A partir destes dados, calcule o tempo necessrio para decompor 75% do xido de etileno, a 450C. Resp.: 13,7 min.

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Exerccio 17. A reao A + B C ocorre em duas etapas, de acordo com o seguinte mecanismo:

DA2 CADB 1k ++

A primeira etapa atinge rapidamente o equilbrio e a constante de equilbrio K. Deduza a expresso para a velocidade de formao de C, em termos de K, k1 e das concentraes de A e B. Resp.: dcc/dt = k1KcA2cB.

Exerccio 18. Um mecanismo proposto para a reao 2NO + O2 2NO2 o seguinte:

22k ONNONO 1+

NO2ON 2k22

2

k222 NO2OON 3+

Deduza a equao da taxa de formao do NO2, aplicando a aproximao do estado estacionrio concentrao de N2O2, espcie intermediria. Resp.: dcNO2/dt = [2k1k3(cNO)2cO2]/[k2+k3cO2].

Exerccio 19. A reao de decomposio de N2O(g) em contato com uma superfcie de ouro, a 900C, uma reao de primeira ordem, com constante de velocidade 2,14x10-4 s-1. Se a presso inicial do N2O(g), quela temperatura, 350 torr, calcule: a) a presso de equilbrio ao fim de 2 horas; b) o tempo necessrio para a decomposio de 95% do N2O. Resp.: 51 torr; 233 min.

Exerccio 20. A taxa inicial v de oxidao do succionato de sdio para formao do fumarato de sdio pelo oxignio dissolvido em presena da enzima succinoxidase pode ser representada por

Ss cK1V

v+

=

onde V a velocidade inicial mxima obtida com uma dada quantidade de enzima, Ks a constante de Michaelis-Menten e cS a concentrao do succionato de sdio. Calcule V e Ks a partir dos seguintes dados medidos. Obs.: Para este clculo conveniente utilizar o grfico de Lineweaver-Burk. cSx103 (M) 10 2 1 0,5 0,33 vx106 (M/s) 1,17 0,99 0,79 0,62 0,50

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