Nível II

Problema 2H23

A reação do relógio de iodeto é um exemplo comum em química. Como parte do experimento, o íon $\ce{I3^-}$ é gerado na reação: $\ce{ S2O8^{2-}(aq) + 3 I^-(aq) -> 2 SO4^{2-}(aq) + I3^-(aq) }$ A reação é de primeira ordem em relação ao $\ce{S2O8^{2-}}$ e em relação ao iodeto.

Em um experimento, foi preparada uma solução com concentração inicial $\pu{200 mmol.L-1}$ de $\ce{S2O8^{2-}}$ e $\pu{1,5 mmol.L-1}$ de $\ce{I^-}.$ Após $\pu{346 ms},$ metade dos íons iodeto foram consumidos.

Determine a constante de velocidade da reação (para o consumo de iodeto).
Determine a taxa de consumo do íon $\ce{S2O8^{2-}}$ quando $80\%$ do iodeto foi consumido.

Problema 2H24

GABARITO

O ácido pirúvico é um intermediário na fermentação de grãos. Durante a fermentação, a enzima piruvato decarboxilase faz o piruvato eliminar dióxido de carbono. A reação é de primeira ordem em relação ao íon piruvato à enzima,

Em um experimento, $\pu{200 mL}$ de uma solução de piruvato em água com a concentração inicial de $\pu{3 mmol.L-1}$ foram selados em um balão rígido de $\pu{500 mL}$ em $\pu{300 K}$ . A concentração de enzima permaneceu constante em $\pu{0,5 mol.L-1}.$ A eliminação de $\ce{CO2}$ na reação foi seguida pela medida da pressão parcial desse gás.

A pressão parcial de $\ce{CO2}$ subiu de zero a $\pu{400 Pa}$ em $\pu{500 s}.$

Determine a meia-vida do piruvato nesse experimento.
Determine a constante de velocidade da reação.

Problema 2H25

GABARITO

Dois isômeros $\ce{A}$ e $\ce{B}$ se decompões com cinética de segunda ordem formando o composto $\ce{C}$ : $\begin{aligned} \ce{2 A &->[$k_1$] C } \\ \ce{2 B &->[$k_2$] C } \end{aligned}$ Sendo $k_1=\pu{0,25 L.mol-1.s-1}$ . Em um experimento, uma solução é preparada com $\pu{10 mmol.L-1}$ de $\ce{A}$ e $\pu{25 mmol.L-1}$ de $\ce{B}$ . Após três minutos, a concentração de $\ce{C}$ é $\pu{3,7 mmol.L-1}$ .

Assinale a alternativa que mais se aproxima do valor da constante cinética $k_2$ .

\pu{0,11 L.mol-1.s-1}

\pu{0,22 L.mol-1.s-1}

\pu{2,20 L.mol-1.s-1}

\pu{0,44 L.mol-1.s-1}

\pu{4,40 L.mol-1.s-1}

Problema 2H26

GABARITO

Considere a reação química: $\ce{2 A(g) -> 3 C(g) + 4 D(g) + E(g)}$ A lei de velocidade para essa reação em $\pu{293 \degree C}$ é: $-v_{\ce{A}} = (\pu{0,25 h-1}) P_{\ce{A}}$ Um reator químico, projetado com uma válvula de alívio de pressão que é acionada a $\pu{8,5 atm}$ , contém uma mistura gasosa composta por quantidades iguais do reagente $\ce{A}$ e de uma substância inerte $\ce{B}$ , a $\pu{10 \degree C}$ e $\pu{2 atm}$ . Ao elevar rapidamente a temperatura do reator para $\pu{293 \degree C}$ , o reagente $\ce{A}$ começa a se decompor.

Determine o tempo até que a válvula de alívio seja acionada.
Determine a composição do reator no momento de acionamento da válvula.
Determine a quantidade máxima de mistura gasosa que pode ser adicionada ao reator sem que a válvula de alívio seja acionada.

Problema 2H27

GABARITO

Deseja-se estudar a cinética da reação de decomposição do óxido nitroso em $\pu{1000 K}$ $\ce{2 N2O(g) -> 2 N2(g) + O2(g)}$ Em um experimento, um reator foi carregado com $\pu{100 kPa}$ de $\ce{N2O}$ e a pressão parcial desse gás foi monitorada ao longo do tempo.

Determine a ordem da reação.
Determine a constante de velocidade da reação (para a decomposição do $\ce{N2O}$ ).
Determine a taxa inicial de formação de $\ce{O2}$ quando a pressão parcial de $\ce{N2O}$ é $\pu{30 atm}$ .

Problema 2H28

GABARITO

Deseja-se estudar a cinética da reação de formação do iodeto de hidrogênio em $\pu{800 K}$ $\ce{ H2(g) + I2(g) -> 2 HI(g) }$ A reação é de primeira ordem em relação ao gás hidrogênio.

Em um experimento, quantidades iguais dos gases $\ce{H2}$ e $\ce{I2}$ foram misturados e a concentração de $\ce{I2}$ foi monitorada ao longo do tempo por espectroscopia.

Determine a ordem da reação em relação ao $\ce{I2}$ .
Determine a constante cinética da reação (para a formação do $\ce{HI}$ ).
Determine a taxa inicial de formação de $\ce{HI}$ quando a concentração de $\ce{H2}$ é $\pu{2 mol.L-1}$ e a de $\ce{I2}$ é $\pu{3 mol.L-1}$ .

Problema 2H29

GABARITO

Considere quatro séries de experimentos em que quatro espécies químicas reagem entre si, à pressão e temperatura constantes: $\ce{ A(aq) + B(aq) + C(aq) + D(aq) -> produtos }$ Em cada série, fixam-se as concentrações de três espécies e varia-se a concentração, $c_0$ , da quarta. Para cada série, determina-se a velocidade inicial da reação, $v_0$ , em cada experimento. Os resultados de cada série são apresentados a seguir.

Assinale a alternativa com a ordem total da reação.

Problema 2H30

GABARITO

Considere a reação química: $\ce{2 A(g) -> 3 B(g)}$ Um reator contem $\pu{20 atm}$ de uma mistura gasosa contendo $80\%$ da substância $\ce{A}$ e $20\%$ do inerte $\ce{I}$ em volume. Os resultados a seguir foram obtidos no estudo da cinética dessa reação:

$t/\pu{min}$	$\pu{0,89}$	$\pu{2,08}$	$\pu{3,75}$	$\pu{6,25}$	$\pu{10,42}$
$P/\pu{atm}$	$\pu{21}$	$\pu{22}$	$\pu{23}$	$\pu{24}$	$\pu{25}$
$v/\pu{atm//min}$	$\pu{1,96}$	$\pu{1,44}$	$\pu{1,00}$	$\pu{0,64}$	$\pu{0,36}$

Determine a ordem da reação.
Determine a constante de velocidade da reação.
Determine a composição do reator em $\pu{10,42 min}$ .

Problema 2H31

GABARITO

Considere os resultados obtidos no estudo cinético da decomposição da substância $\ce{A}$ .

$t/\pu{s}$	$100$	$200$	$300$	$400$	$500$
$[\ce{A}]/\pu{mol//L}$	$\pu{0,63}$	$\pu{0,43}$	$\pu{0,30}$	$\pu{0,21}$	$\pu{0,14}$
$\ln([\ce{A}]/\pu{mol//L})$	$\pu{-0,46}$	$\pu{-0,84}$	$\pu{-1,20}$	$\pu{-1,56}$	$\pu{-1,97}$
$([\ce{A}]/\pu{mol//L})^{-1}$	$\pu{1,59}$	$\pu{2,33}$	$\pu{3,33}$	$\pu{4,76}$	$\pu{7,14}$

Determine a constante de velocidade da reação

Problema 2H32

GABARITO

Considere os resultados obtidos no estudo cinético da decomposição de três substâncias, $\ce{A}$ , $\ce{B}$ e $\ce{C}$

$t/\pu{s}$	$200$	$210$	$220$	$230$	$240$
$[\ce{A}]/\pu{mol//L}$	$\pu{0,8000}$	$\pu{0,7900}$	$\pu{0,7800}$	$\pu{0,7700}$	$\pu{0,7600}$
$[\ce{B}]/\pu{mol//L}$	$\pu{0,8333}$	$\pu{0,8264}$	$\pu{0,8196}$	$\pu{0,8130}$	$\pu{0,8064}$
$[\ce{C}]/\pu{mol//L}$	$\pu{0,8186}$	$\pu{0,8105}$	$\pu{0,8024}$	$\pu{0,7945}$	$\pu{0,7866}$

Assinale a alternativa com a ordem da cinética de decomposição de $\ce{A}$ , $\ce{B}$ e $\ce{C}$ , respectivamente.

1, 2 e 0.

0, 1 e 2.

0, 2 e 1.

2, 0 e 1.

2, 1 e 0.

Problema 2H33

GABARITO

Considere os resultados obtidos no estudo cinético da decomposição de quatro substâncias, $\ce{A}$ , $\ce{B}$ , $\ce{C}$ e $\ce{D}$ .

Assinale a alternativa com a substância que sofre decaimento com cinética de terceira ordem.

\ce{A}

\ce{B}

\ce{C}

\ce{D}