Tópico 7A Exercícios Todas as velocidades são velocidades ...

Tópico 7A Exercícios

Todas as velocidades são velocidades únicas de reação, a menos que o texto afirme diferente. A Tabela 7A.1 lista constantes de velocidade.

7A.1 Complete as afirmações seguintes, relativas à produção de amô nia pelo processo de Haber, cuja reação total é.

(a) A velocidade de desaparecimento de N2 é ___________ vezes a velocidade de desaparecimento de H2. (b) A velocidade de for mação de NH3 é ___________ vezes a velocidade de desaparecimen to de H2. (c) A velocidade de formação de NH3 é ___________ vezes a velocidade de desaparecimento de N2.

                7A.2 Complete as afirmações seguintes para a reação  .
                (a) A velocidade de desaparecimento de N2 é  

___________ vezes a velocidade de formação de Li3N. (b) A velo cidade de formação de Li3N é ___________ vezes a velocidade de desaparecimento de Li. (c) A velocidade de desaparecimento de N2 é ___________ vezes a velocidade de consumo de Li. 7A.3 O eteno é um componente do gás natural cuja combustão é conhecida em detalhe. Em determinadas temperatura e pressão, a velocidade única de reação da combustão é 0,44 mol·L21·s21. (a) A que velocidade o oxigênio reage? (b) Qual é a velocidade de formação da água? 7A.4 A “reação do relógio de iodeto” é um exemplo comum na química. Como parte do experimento, o íon I32 é gerado na reação . Em um
experimento, a velocidade única de reação foi 4,5 µmol·L21·s21. (a) Qual é a velocidade de reação do íon iodeto? (b) Qual era a ve locidade de formação dos íons sulfato? 7A.5 A decomposição do gás iodeto de hidrogênio, , dá, em 700. K, os seguintes resultados. (a) Use programas de computação gráfica padronizados para lançar em gráfico a concentração de HI em função do tempo. (b) Estime a velocidade de decomposição de HI em cada instante. (c) Lance no mesmo gráfico as concentrações de H2 e I2 em função do tempo.

         7A.6 A decomposição do gás pentóxido de nitrogênio,  , dá, em 298 K, os resultados mostrados  adiante. 

(a) Use programas de computação gráfica padronizados
para lançar em gráfico a concentração de N2O5 em função do tem po. (b) Estime a velocidade de decomposição de N2O5 em cada ins tante. (c) Lance no mesmo gráfico as concentrações de NO2 e O2 em função de tempo. 7A.7 Escreva as unidades das constantes de velocidade quando as concentrações estão em mols por litro e o tempo em segundos para (a) reações de ordem zero; (b) reações de primeira ordem; (c) reações de segunda ordem.

7A.8 As leis de velocidade das reações em fase gás também po dem ser expressas em termos das pressões parciais, por exemplo, como Velocidade 5 krPJ, para uma reação de primeira ordem em um gás J. Quais são as unidades das constantes de velocidade quan do as pressões parciais são expressas em Torr e o tempo é expresso em segundos para (a) reações de ordem zero; (b) reações de primeira ordem; (c) reações de segunda ordem?

7A.9 A reação de decomposição do pentóxido de de nitrogênio, N2O5, é de primeira ordem. Qual é a velocidade inicial da decom posição de N2O5, quando 3,45 g de N2O5 são colocados em um ba lão de 0,750 L, aquecido em 65°C? Nesta reação, kr 5 5,2 3 1023 s21 na lei de velocidade (velocidade de decomposição de N2O5).

7A.10 A reação de dissociação do etano, C2H6, em radicais metila em 700°C é de primeira ordem. Se 820. mg de etano são colocados em um balão de 2,00 L e aquecido em 700°C, qual é a velocidade inicial de decomposição, se kr 5 5,5 3 1024 s21 na lei de velocidade (para a velocidade de dissociação de C2H6)?

7A.11 Quando 0,52 g de H2 e 0,19 g de I2 são colocados em um balão de reação de 750. mL e aquecidos em 700. K, eles reagem por um processo de segunda ordem (primeira ordem em cada reagente) em que kr 5 0,063 L·mol21·s21 na lei de velocidade (para a velocidade de formação de HI). (a) Qual é a velocidade inicial de reação? (b) Qual será o fator de aumento da velocidade de reação se a concentração de H2 na mistura for dobrada?

7A.12 Quando 510. mg de NO2 foram colocados em um balão de 180. mL e aquecidos em 300°C, ocorreu decomposição por um processo de segunda ordem. Na lei de velocidade da decomposição do NO2, kr 5 0,54 L·mol21·s21. (a) Qual é a velocidade inicial de reação? (b) Como a velocidade da reação mudaria (e por que fator) se a massa de NO2 no balão aumentasse para 820. mg?

7A.13 Na reação, quando a concentração de OH2 dobra, a velocidade do bra. Quando só a concentração de CH3Br aumenta por um fator de 1,2, a velocidade aumenta por um fator de 1,2. Escreva a lei de velocidade da reação.

7A.14 Na reação, quando a concentração de Fe21 dobra, a
velocidade aumenta por um fator de 8. Quando as concentrações de Fe21 e O2 aumentam por um fator de 2, a velocidade aumen ta por um fator de 16. Quando a concentração dos três reagentes dobra, a velocidade aumenta por um fator de 32. Qual é a lei de velocidade da reação?

7A.15 Os seguintes dados de velocidade foram obtidos para a reação : (a) Qual é a ordem de cada reagente e a ordem total da reação?
(b) Escreva a lei de velocidade da reação. (c) Determine o valor da constante de velocidade da reação. (d) Prediga a velocidade inicial do experimento 5.

7A.16 Os seguintes dados cinéticos foram obtidos para a reação A(g) 1 2 B(g) → produto. (a) Qual é a ordem de cada reagente e a ordem total da reação? (b) Escreva a lei de velocidade da reação. (c) Determine, a partir dos dados, o valor da constante de velocidade. (d) Use os dados para predizer a velocidade de reação do experimento 4.

7A.17 Os seguintes dados foram obtidos para a reação A 1 B 1 C → produtos: (a) Escreva a lei de velocidade da reação. (b) Qual é a ordem da reação? (c) Determine o valor da constante de velocidade da reação. (d) Use os dados para predizer a velocidade de reação do experimento 5. 7A.18 Os seguintes dados cinéticos foram obtidos para a reação 3 A(g) 1 B(g) → produto. (a) Qual é a ordem de cada reagente e a ordem total da reação? (b) Escreva a lei de velocidade da reação. (c) Determine, a partir dos dados, o valor da constante de velocidade. (d) Use os dados para predizer a velocidade de reação do experimento 4.

Tópico 5G Exercícios 5G.1 Verifique se as seguintes afirmações estão certas ou erradas. Se estiverem erradas, explique por quê. (a) Uma reação para quando atinge o equilíbrio.

(b) Uma reação em equilíbrio não é afetada pelo aumento da con- centração de produtos.

(c) Se a reação começa com maior pressão dos reagentes, a constan- te de equilíbrio será maior.

(d) Se a reação começa com concentrações maiores de reagentes, as concentrações de equilíbrio dos produtos serão maiores.

5G.2 Verifique se as seguintes afirmações estão certas ou erradas. Se estiverem erradas, explique por quê. (a) Em uma reação de equilíbrio, a reação inversa só começa quan- do todos os reagentes tiverem sido convertidos em produtos.

(b) As concentrações de equilíbrio serão as mesmas se começarmos uma reação com os reagentes puros ou com os produtos puros.

(c) As velocidades das reações direta e inversa são iguais no equi- líbrio.

(d) Se a energia livre de Gibbs é maior do que a energia livre de Gibbs padrão de reação, a reação avança até o equilíbrio.

5G.3 Escreva a expressão de K para cada uma das reações:

5G.4 Escreva a expressão de K para cada uma das reações:

5G.5 Os balões abaixo mostram a dissociação da molécula diatô- mica X2 com o tempo. (a) Que balão mostra o momento em que a reação atingiu o equilíbrio? (b) Que percentagem de moléculas de X2 decompôs no equilíbrio? (c) Considerando a pressão inicial de X2 igual a 0,10 bar, calcule o valor de K da decomposição.

5G.6 O balão abaixo contém átomos de A (vermelhos) e de B (ama- relos). Eles reagem como , K 5 0,25.

Faça um desenho do balão incluindo seus conteúdos depois que ele atingiu o equilíbrio.

5G.7 Balanceie as seguintes equações usando os menores coefi- cientes inteiros e depois escreva a expressão do equilíbrio K de cada uma das reações:

5G.8 Balanceie as seguintes equações usando os menores coefi- cientes inteiros e depois escreva a expressão do equilíbrio K de cada uma das reações:

5G.9 Coloca-se uma amostra de 0,10 mol de ozônio puro, O3, em um recipiente fechado de 1,0 L e deixa-se que a reação 2 O3(g) → 3 O3(g) atinja o equilíbrio. Depois, uma amostra de 0,50 mol de O3 puro é colocada em um segundo recipiente de 1,0 L, na mesma temperatura, e deixa-se que atinja o equilíbrio. Sem fazer qualquer cálculo, identifique as quantidades abaixo que serão diferentes nos dois recipientes no equilíbrio. Quais serão iguais? (a) Quantidade de O2; (b) pressão parcial de O2; (c) a razão ; (d) a razão; (e) a razão. Explique suas respostas.

5G.10 Uma amostra de 0,10 mol de H2(g) e uma de 0,10 mol de Br2(g) são colocadas em um recipiente fechado de 2,0 L. Deixa-se que a reação H2(g) 1 Br2(g) → 2 HBr(g) atinja o equilíbrio. Então, uma amostra de 0,20 mol de HBr é colocada em um segundo re- cipiente fechado de 2,0 L, na mesma temperatura, e deixa-se que atinja o equilíbrio com H2 e Br2. Quais das quantidades abaixo se- rão diferentes nos dois recipientes? Quais serão iguais? (a) A quantidade de Br2; (b) pressão parcial de H2; (c) a razão ; (d) a razão ; (e) a razão ; (f) a pressão total no recipiente. Explique suas respostas.

5G.11 Escreva o quociente de reação Q para

5G.12 Escreva o quociente de reação Q para

5G.13 (a) Calcule a energia livre de Gibbs da reação I2(g) → 2 I(g), em 1.200. K (K 5 6,8), quando as pressões parciais de I2 e I forem 0,13 bar e 0,98 bar, respectivamente. (b) Diga se essa mistura de reação favorece a formação de reagentes, de produtos ou se está no equilíbrio.

5G.14 Calcule a energia livre de Gibbs da reação PCl3(g) 1Cl2(g) → PCl5(g) em 230°C, quando as pressões parciais de PCl3,Cl2 e PCl5 forem 0,35 bar, 0,45 bar e 1,02 bar, respectivamente. Qual é a direção espontânea da mudança, sabendo que K 5 49 em 230°C? 5G.15 (a) Calcule a energia livre de Gibbs da reação N2(g) 1 3 H2(g) → 2 NH3(g) quando as pressões parciais de N2, H2 e NH3 forem 4,2 bar, 1,8 bar e 21 bar, respectivamente, na temperatura de 400. K. Para essa reação, K 5 41 em 400. K. (b) Diga se essa mistura de reação favorece a formação de reagentes, de produtos ou se está no equilíbrio. 5G.16 (a) Calcule a energia livre de Gibbs da reação H2(g) 1 I2(g) → 2 HI(g) em 700. K, quando as concentrações de H2, I2 e HI forem 0,35 bar, 0,18 bar e 2,85 bar, respectivamente. Para esta reação, K 5 54 em 700. K. (b) Diga se essa mistura de reação

favorece a formação de reagentes, de produtos ou se está no equi- líbrio.

5G.17 Esquematize (como na Figura 5G.1) o progresso da reação no Exercício 5G.13.

5G.18 Esquematize (como na Figura 5G.1) o progresso da reação no Exercício 5G.13 se as pressões parciais iniciais do I2 e do I forem 0,75 bar e 0,12 bar, respectivamente.

5G.19 Calcule a energia livre de Gibbs de cada uma das reações:

5G.20 Calcule a energia livre de Gibbs de cada uma das reações:

5G.21 Calcule a constante de equilíbrio, em 25°C, de cada uma das seguintes reações a partir dos dados do Apêndice 2A: (a) a combustão do hidrogênio: (b) a oxidação do monóxido de carbono: (c) a decomposição do carbonato de cálcio:

5G.22 Calcule a constante de equilíbrio, em 25°C, de cada uma das seguintes reações a partir dos dados do Apêndice 2A:

(a) a síntese do tricloro-metano (clorofórmio) a partir do gás natural (metano). ΔGf° (CH3Cl, g) 5 48,5 kJ·mol21. (b) a hidrogenação de acetileno a etano: (c) a etapa final da produção industrial de ácido nítrico: (d) a reação entre hidrazina e oxigênio em um foguete: