Lista de Exercícios Resolvidos - Cinética Química e Velocidade das Reações

3 ª LISTA DE EXERCÍCIO S 1 A sacarose decompõese em frutose e glicose em solução ácida Uma curva da concentração de sacarose em função do tempo é dada abaixo Qual é a velocidade de mudança da concentração de sacarose nas primeiras 2 h Qual é a velocidade de mudança nas duas últimas horas Estime a velocidade instantânea em 4 h Ra 00080molLh b000 25 molLh c00045molLh 2 A constante de velocidade é 0090 h 1 para reação e a equação da velocidade é a Calcule a velocidade da reação quando a concentração de é 0020 molL b Qual a taxa de variação da concentração de nessas condições Ra00018molLh b00018molLh 3 A sacarose um açúcar decompõese em solução ácida em glicose e frutose A reação é de primeira ordem em relação à sacarose e a constante de velocidade a 25 C é 021 h 1 Se a concentração inicial de sacarose for 0010 molL qual será sua concentração após 50 h R00035molL 4 O gasoso decompõese quando aquecido O desapa recimento do é uma reação de primeira ordem com 36x10 3 s 1 a 300 C Uma amostra de gasoso é colocada em um frasco e aquecida a 300 C durante 150 s a Que fração da amostra inicial permanecerá após esse tempo b Por quanto tempo devese aquecer uma amostra para que 99 da amostra se decomponha Ra058 b1300s 5 Usando a constante de velocidade para decomposição do 30Lmol min a 443C calcule concentração de após 12 minutos se HI 0 0010 molL A decomposição do é R 00022molL 6 Dê as velocidades relativas de desaparecimento de reagentes e formação de produtos para cada uma das reações abaixo Ra t2 t3 b t2 t2 7 Na reação 2 O 3 g 3 O 2 g a velocidade de formação de é 15x10 3 molLs Qual a velocidade de decomposição do Ra10x10 3 molLs 8A combustão do butano é representada pela equação Se houver um consumo de 4mols de butano a cada 20 minutos de reação qual é o número de mols de dióxido de carbono produzido em 1 hora R48 mol de 9 A amônia é um produto básico para a produção de fertilizantes Ela é produzida cataliticamente em altas pressões processo Haber conforme a equação Se a velocidade de produção de amônia foi medida como Velocidade t 2010 4 molL 1 s 1 qual é a velocidade da reação em termos de consumo de R 1010 4 molL 1 s 1 10 A reação de decomposição do amoníaco produz 840gmin de nitrogênio A velocidade dessa reação em mols de por hora é R 36 molL 1 11 Considere a equação Admita que a formação do tem uma velocidade média constante igual a 005molLmin A massa de em gramas formada em 1 hora é R 528g 12 A reação de decomposição do iodidreto é representada pela equação química O controle da concentração de iodidreto presente no sistema em função do tempo em temperatura constante forneceu os seguintes dados tempo min Iodidreto molL 00 1 100 0 625 200 0 375 300 0 200 400 0 120 A velocidade dessa reação é constante Por quê A cinética da reação é de primeira ordem R Primeira ordem 13A combustão da gasolina pode ser equacionada por equação não equilibrada Considere que após 90 minutos de reação foram produzidos 36 mols de Dessa forma a velocidade de reação expressa em números de mols de gasolina consumida por minuto é de R 005 molsmin 14 Dados experimentais são listados aqui para a reação t empo s B molL 000 0000 100 0326 200 0572 300 0750 400 0890 a Prepare um gráfico com estes dados conecte os pontos e calcule a taxa de variação de para cada intervalo de 10s até 40s A taxa de variação diminui de um intervalo de tempo para o próximo Sugira o motivo para este resultado b Como a taxa de variação de está relacionada com a taxa de variação de em cada intervalo Calcule a taxa de variação de no intervalo de 10 a 20 s c Qual é a velocidade instantânea quando 0750 molL Ra00326 00246 00178 00140molLsb t 00123 c 00166molLs 15 A reação entre ozônio e dióxido de nitrogênio a 231K é de primeira ordem tanto em relação a quanto a a Escreva a equação de velocidade para a reação b Se a concentração de for triplicada qual será a variação na velocidade da reação c Qual será o efeito sobre a velocidade de reação se a concentração de for cortada pela metade RaTriplicase a taxa reduzse à metade 1 6 A equação de velocidade para a hidrólise da sacarose formando frutose e glicose é Depois de 257 h a 27C a concentração de sacarose caiu de 00146M para 00132M D etermine a constante R00392h 1 7 A decomposição de é uma reação de primeira ordem A constante de velocidade para a reação é 28 x 10 3 min 1 a 600K Se a concentração inicial de é de 124 x 10 3 molL quanto tempo levará para que a concentração diminua a 031 x 10 3 molL R t500min 1 8 O cianato de amônio sofre rearranjo em água para formar a uréia A equação de velocidade para esse processo é Velocidade 2 onde 00113 Lmol min Se a concentração original de em solução é 0229 molL quanto tempo levará para concentração diminuir para 0180 molL Rt105min 1 9 O peróxido de hidrogênio decompõese em e em uma reação que é de primeira ordem em relação ao e com uma velocidade de 106 x 10 3 min 1 a Quanto tempo levará para que 15 de uma amostra de sofra decomposição b Quanto tempo levará para que 85 de uma amostra sofra decomposição Ra153min b 1790min 20 O açúcar comum reage em solução ácida diluída formando glicose e frutose Ambos os produtos apresentam a mesma fórmula A velocidade dessa reação foi estudada em solução ácida e os dados na tabela a seguir foram obtidos tempo min C 12 H 2 2 O 11 molL 0 0316 39 0274 80 0238 140 0190 210 0146 a Trace um gráfico dos dados da tabela na forma de ln sacarose versus tempo e 1sacarose versus tempo Qual a ordem da reação b Escreva a equação da velocidade de reação e calcule a constante de velocidade c Faça uma estimativa da concentração de sacarose após 175 min Rtaxa00037 primeira ordem b v c 0167molL 21 Dados para decomposição do óxido de dinitrogênio sobre uma superfície de ouro a 900C são fornecidos Verifique que a reação é de primeira ordem preparando um gráfico de ln versus tempo Determine a constante de velocidade a partir do coeficiente angular nesse gráfico Usando a lei de velocidade e o valor de determine a velocidade de decomposição a 900C quando 0035 molL tempo min N 2 O molL 150 00835 300 00680 800 00350 1200 00220 R 00128min 1 b45x10 4 molLmin 22 O gasoso se decompõe a 573K A concentração do foi medida em função do tempo Um gráfico de versus tempo dá uma reta com coeficiente angular de 11 Lmols Com base nessa informação qual é a lei de velocidade para essa reação Qual é a constante de velocidade Ra segunda ordem b 11Lmols 23 Para reação um gráfico versus tempo dá uma reta com um coeficiente angular de 004 Lmols Qual é a lei de velocidade para essa reação Rv004 2 24 Quando aquecido o tetrafluoroetileno sofre dimerização formando o octafluorociclobutano Para se determinar a velocidade de reação a 488K os dados da tabela a seguir foram obtidos A análise foi feita graficamente conforme é mostrado aqui C 2 F 4 M tempo s 0100 0 0080 56 0060 150 0040 335 0030 520 a Qual é a lei de velocidade para a reação b Qual é o valor da constante de velocidade c Qual é a concentração de após 600s d Quanto tempo levará para que 90 da reação sejam completados R avelocidade 2 b 0045Lmols c 003M d2000s 2 5 Uma reação tem a seguinte equação de velocidade experimental Velocidade 2 Se a concentração de é duplicada e a concentração de é reduzida pela metade o que acontece com a velocidade da reação Rvelocidade dobrará 2 6 a Calcule a energia de ativação E a para reação a partir das constantes de velocidade observadas a 25C346 x 10 5 s 1 e a 55C 15 x 10 3 s 1 RE a 102kJmol bNa troposfera o ozônio pode ser convertido em através da seguinte reação com radicais de óxido de hidrogênio Os seguintes valores para a constante de velocidade para essa reação foram medidos em experimentos em diversas temperaturas Lmol 1 s 1 TemperaturaK 1010 7 220 5110 7 340 1110 8 450 Essa reação exibe comportamento de Arrenhius Calcule a energia de ativação 2 7 A velocidade inicial da reação entre monóxido de nitrogênio e oxigênio f oi medida a 25C para várias concentrações iniciais de e Tabela 1 Experimento NO O 2 Velocidade inicial molLs 1 0020 0010 0028 2 0020 0020 0057 3 0020 0040 0114 4 0040 0020 0227 5 0010 0020 0014 Determine a equação de velocidade a partir desses dados Qual é o valor da constante da velocidade e quais as unidades apropriadas de Rav 2 b 70x10 3 L 2 mol 2 s 2 8 Os dados da tabela são para reação entre e a 660K Concentração de Reagente molL Velocidade de aparecimento de NO 2 molL s NO O 2 0010 0010 25 x 10 5 0020 0010 10 x 10 4 0010 0020 50 x 10 5 a Determine a ordem da reação em relação a cada reagente b Escreva a equação de velocidade para a reação c Calcule a constante de velocidade d Calcule a velocidade em molLs no instante em que 0015 molL e 00050 molL e No instante em que está reagindo a uma velocidade de 10x10 4 molL qual é a velocidade com que está reagindo e está sendo formado Rasegunda ordem e primeira em relação ao bv 2 c125L 2 mol 2 s dv15x10 5 mols e 50x10 5 e 10x10 4 molLs 2 9 Os dados para a reação são fornecidos na tabela Experimento Concentração de reagentes molL Velocidade inicialmolL h NO O 2 1 36 x 10 4 52 x 10 3 34 x 10 8 2 36 x 10 4 104 x 10 2 68 x 10 8 3 18 x 10 4 104 x 10 2 17 x 10 8 4 18 x 10 4 52 x 10 3 a Qual é a lei de velocidade para a reação b Qual é a constante de velocidade para a reação c Qual é a velocidade inicial de reação para o Experimento 4 Ra v 2 b 50 L 2 mol 2 h c85x10 9 molLh 30 O monóxido de carbono reage com o para formar o segundo a reação Informações sobre a reação estão na tabela a seguir CO molL O 2 molL Velocidade inicial molL min 002 002 368 x 10 5 004 002 147 x 10 4 002 004 736 x 10 5 a Qual é a lei de velocidade para a reação b Qual é a ordem da reação com relação ao Qual é a ordem da reação em relação ao Qual é a ordem global da reação c Qual é o valor da constante de velocidade Ra v 2 bsegunda e primeira ordem c5L 2 mol 2 min 31 Se a constante de velocidade para reação triplica quando a temperatura aumenta de 300 K para 310 K qual a energia de ativação da reação RE a 85kJmol 32 Quando aquecido a alta temperatura o ciclobutano decompõese em etileno A energia de ativação E a para essa reação é 260 kJmol A 800K a constante de velocidade 00315 s 1 Determine o valor de a 850K R 03s 1 33 A reação de moléculas de com átomos de t em uma energia de ativação de 8kJmol e uma variação de energia de 133kJmol Desenhe um diagrama semelhante ao da figura abaixo para esse processo Indique a energia de ativação e a entalpia para reação nesse diagrama 34 O ozônio na alta atmosfera decompõese de acordo com a equação Imaginase que o mecanismo dessa reação procede por uma etapa inicial rápida e reversível seguida de uma segunda etapa lenta Etapa 1 Rápida reversível Etapa 2 Lenta O 3 gOg 2 O 2 g a Qual dessas etapas é determinante da velocidade b Escreva a equação de velocidade para a etapa determinante da velocidade Raa segunda etapa b v 35 A amônia gasosa é preparada pela reação Us e as informações sobre a formação de dadas na tabela a seguir para responder às questões N 2 M H 2 M Velocidade molL min 0030 0010 421 x 10 5 0060 0010 168 x 10 4 0030 0020 337 x 10 4 a Determine n e m na equação de velocidade velocidade n m b Calcule o valor da constante da velocidade c Qual é a ordem da reação em relação a d Qual é a ordem da reação global R a v 2 3 b 47 x 10 4 L 4 mol 4 minc terceira ordem dquinta ordem 3 6 a Se uma determinada reação tiver uma energia de ativação de 51kJmol por quanto será multiplicada sua velocidade ao aumentar a temperatura de 20 para 30C b Qual seria a energia de ativação de uma reação cuja velocidade triplicasse ao elevar a temperatura de 20 para 30C 3 7 No trecho da publicação de Arrhenius ele afirma que a temperaturas ordinárias a velocidade aumenta de 10 a 15 por cento para cada grau que se aumenta na temperatura Digamos que a velocidade o valor de aumentasse 10 por cento ao elevar a temperatura de 25 para 26C qual seria a energia de ativação da reação que Arrhenius estava estudando 3 8 As seguintes reações são reagentefavorecidas ou produtofavorecidas 15x10 13 1 0 x10 7 Se cada reação apresentar uma concentração de reagentes de 010M em qual solução a concentração de aumentará Rareagente favorecida b reagente favorecida c reação b 3 9 O dióxido de nitrogênio um gás castanho existirá em equilíbrio com o gás incolor 171 a 298 K 17 1 2NO 2 g N 2 O 4 g K170 Suponha que em um momento específico a concentração de seja 0015M e que a concentração de seja 0025 M é maior menor ou igual a Se o sistema não está em equilíbrio em que direção a reação deverá proceder para que atinja o equilíbrio R reagente para produto 40 Responda as seguintes questões em relação ao equilíbrio butano isobutano 250 a 298 K a O sistema está em equilíbrio quando butano 097 M e isobutano 218 M Se não estiver em equilíbrio em que direção a reação prossegue para atingir o equilíbrio b O sistema está em equilíbrio quando butano 075 M e isobutano 260 M Se não estiver em equilíbrio em que direção a reação prossegue para atingir o equilíbrio R 23 isobutano b 35 butano 41 a Em um recipiente de 20L foram colocados a 448C 001mol de H 2 g H 2 003mol de I 2 g e 002mol de HI g Considerando que naquela temperatura a constante de equilíbrio da reação I 2 g H 2 gHIg vale K c 505 pergunta se as quantidades mencionadas estão em equilíbrio Caso contrário em que sentido a reação deve ocorrer preferencialmente até atingir o equilíbrio Q HI 2 H 2 I 2 Q 001 2 0005 0015 1333 Q K C A reação evolui da esquerda para direita b Uma solução aquosa de etanol e ácido acético cada um com uma concentração inicial de 0810 M é aquecida a 100C Em equilíbrio a concentração de acetato de etil é de 0748 M Calcule para reação C 2 H 5 OHaqC H 3 C O 2 aq C H 3 C O 2 C 2 H 5 aq H 2 Ol etanol etanol acetato de etil acetato de etil ácido acético ácido acético R 1 9458 42 Suponha que um tanque contenha inicialmente com uma pressão de 1000 atm a 800K Quando a reação atinge o equilíbrio a pressão parcial de vapor de é 0020 atm Calcule constante de equilíbrio utilizando pressões parciais R 32X10 7 43 A constante de equilíbrio 5564 para H 2 g I 2 g 2HIg foi determinada a 425C Se 100 mol de e 100 mol de são colocados em um frasco de 0500L a 425C quais são as concentrações de e quando o equilíbrio é atingido R 042 M 316M 44 Suponha que você esteja estudando a decomposição do para formar e Sabendose que 120 a uma determinada temperatura PCl 5 g PCl 3 g Cl 2 g Se a concentração inicial de é 160M quais serão as concentrações de equilíbrio do reagente e dos produtos R 091 M 069M 45 A reação N 2 g O 2 g 2NOg contribui para poluição do ar sempre que um combustível é queimado com ar em temperaturas elevadas como em um motor a gasolina A 1500K 1010 5 Suponha que uma amostra de ar tenha 080 molL e 020 molL antes que ocorra qualquer reação Calcule as concentrações de equilíbrio de reagentes e produtos após a mistura ser aquecida a 1500K R 080 M 020M 1310 3 M 4 6 Uma mistura de nitrogênio hidrogênio e amônia é trazida ao equilíbrio Quando a reação é escrita usandose coeficientes inteiros o valor de é 35 x 10 8 a 25C Equação 1 N 2 g 3H 2 g 2N H 3 g K 1 35 10 8 No entanto a equação também pode ser escrita como na Equação 2 Qual o valor de Equação 2 A decomposição da amônia nos elementos é o inverso de sua formação Equação 3 Qual o valor de Equação 3 Equação 3 2N H 3 g N 2 g 3H 2 g K 3 R a 19 x 10 4 b29x10 9 4 7 A conversão de oxigênio em ozônio tem constante de equilíbrio pequena 3 2 O 2 g O 3 g K25 10 29 Qual o valor de quando a reação é escrita utilizando coeficientes inteiros Qual o valor de para conversão de ozônio em oxigênio 2 O 3 g 3 O 2 g Ra 63 x 10 58 b16x10 57 4 8 As seguintes constantes de equilíbrio são dadas a 500K H 2 g Br 2 g 2HBrg K P 79 10 11 H 2 g 2Hg K P 48 10 41 Br 2 g 2Brg K P 22 10 15 Calcule para reação entre átomos de e para formar H 2 gBrg HBrg K P R23x10 33 4 9 A formação de amônia a partir de substâncias elementares é um processo industrial importante 3 H 2 g N 2 g 2N H 3 g a Como varia a composição no equilíbrio quando se adiciona extra E quando se adiciona extra b Qual é o efeito no equilíbrio quando se aumenta o volume no sistema A composição no equilíbrio muda ou permanece igual Radesloca para bdesloca para esquerda c desloca esquerda e muda a composição 50 Escreva expressões da constante de equilíbrio para as seguintes reações COg 1 2 O 2 g C O 2 g CsC O 2 g 2COg NiOsCOg NisC O 2 g 51 56 x 10 12 a 500K para dissociação de moléculas de iodo em átomos de iodo Uma mistura tem 0020 molL e 20x10 8 molL A reação está em equilíbrio a 500K Se não estiver de que modo a reação deve prosseguir para atingir o equilíbrio R 20X10 14 a reação caminha para direita 52 Uma mistura de e a 1000K contém os gases nas seguintes concentrações 50 x 10 3 molL 19 x 10 3 molL e 69 x 10 3 molL A reação está em equilíbrio Se não estiver de que modo a reação deve prosseguir para atingir o equilíbrio 279 R 10X10 3 de modo que e a reação caminha para esquerda 53 A reação PCl 5 g PCl 3 g Cl 2 g foi estudada a 250 C No equilíbrio 42 x 10 5 molL 13 x 10 2 molL e 39 x 10 3 molL Calcule para reação R 12 54 A reação CsC O 2 g 2COg ocorre a altas temperaturas A 700C um frasco de 20L contém 010mol de 020mol de e 040 mol de em equilíbrio a Calcule para reação a 700C b Calcule para reação também a 700C se as quantidades em equilíbrio no frasco de 20L são 010 mol de 020 mol de e 080 mol de c Compare os resultados das partes a e b A quantia de carbono afeta o valor de Explique R a 0025 b 0025 cA quantidade de sólido não afeta o equilíbrio 55 Uma mistura de e é colocada em um frasco de reação 00102 molL e 000609 molL Quando a reação COg Cl 2 g CO Cl 2 g atinge o equilíbrio a 600K 000301 molL a Calcule as concentrações de e no equilíbrio b Calcule R a 00 0712 molL e 000 308 molL 1 36 5 6 O valor de para a interconversão de butano e isobutano é de 25 a 25C Se você colocar 0017 mol de butano em um frasco de 050L a 25C permitindo que o equilíbrio se estabeleça quais serão as concentrações de equilíbrio das duas formas de butano Raisobutano0024molL butano0010molL 5 7 A constante de equilíbrio para a dissociação de moléculas de iodo em átomos de iodo é 37X10 3 a 1000K Suponha que 0105 mol de sejam colocados em um frasco de 123L a 1000K Quais serão as concentrações de e quando o sistema atingir o equilíbrio R 614 X10 3 M 479 X10 3 M 5 8 O brometo de carbonila decompõese em monóxido de carbono e bromo COBr 2 g COg Br 2 g é 0190 a 73C Se você colocar 0500 mol de em um frasco de 200L e aquecer a 73C quais serão as concentrações no equilíbrio de e Que porcentagem do original se decompôs nessa temperatura R 0107M 0143M 571 do se decompôs 5 9 Qual das seguintes alternativas relaciona corretamente as duas constantes de equilíbrio para as duas reações apresentadas AB 2C K 1 2A2B 4C K 2 a b c d R 60 Considere os seguintes equilíbrios que envolvem e suas constantes de equilíbrio correspondentes SO 2 g 1 2 O 2 g SO 3 g K 1 2 SO 3 g 2 SO 2 g O 2 g SO 3 g K 2 Qual das seguintes expressões relaciona a a b c d e R 61 Calcule K para a reação tendo as seguintes informações R 137 61 Um recipiente contém NH 3 N 2 H 2 em equilíbrio a dada temperatura As concentrações de equilíbrio são NH 3 025M N 2 011M e H 2 191M Calcule a constante de equilíbrio K c para a síntese da amônia se a reação for representada por N 2 g 3H 2 g 2 NH 3 g 1 2 N 2 g 3 2 H 2 g NH 3 g 62 a A constante de equilíbrio K c da reação I 2 g 2Ig é 3810 5 a 727 C Calcule K c e K p para o equilíbrio 2I g I 2 g na mesma temperatura 63 Considere o seguinte sistema em equilíbrio a 750C 2 H 2 g S 2 g 2 H 2 S A análise da mistura de equilíbrio mostra que em um recipiente de 90L há 137g de H 2 9210 3 g de S 2 g e 2856g de H 2 S Calcule a constante de equilíbrio K c para a reação massas atômicas H 1 e S32uma R 944 10 5 molL 1 64 O trióxido de nitrogênio decompõese em e em um processo endotérmico H405 kJmol Preveja o efeito das seguintes alterações na posição no equilíbrio defina de que modo o equilíbrio se deslocará esquerda direita ou sem deslocamento quando cada uma das mudanças a seguir ocorrer Adição de mais Adição de mais Aumento do volume do frasco de reação Diminuição da temperatura Radireitabesquerdacdireitadesquerda 6 5 Considere a isomerização do butano com uma constante de equilíbrio 25 O sistema está originalmente em equilíbrio com butano 10 M e isobutano 25 M a Se 050 molL de isobutano for repentinamente adicionado e o sistema deslocarse para um novo equilíbrio qual será a concentração de equilíbrio de cada um dos gases b Se 050 molL de butano for repentinamente adicionado e o sistema deslocarse para um novo equilíbrio qual será a concentração de equilíbrio de cada um dos gases R As concentrações serão as mesmas em ambas as circunstâncias butano11M e isobutano29M 6 6 Suponha que 0086 mol de seja colocado em um frasco de 126 L e aquecido a uma temperatura elevada em que o halogênio se dissocie em átomos Br 2 g 2Brg Se o estiver 37 dissociado nessa temperatura calcule R 3910 4 66b Qual é o valor de K p para a seguinte reação a 1273 C 2CO g O 2 g 2 CO 2 g se K c é 224 10 22 na mesma temperatura R 176 10 20 66c A constante de equilíbrio K p para a reação 2 S0 3 g 2S O 2 g O 2 g é 50 10 4 a 302 C Qual é o valor de K c para essa reação R 193 10 5 6 7 para a formação do fosfogênio através de é 6510 11 a 25 C Qual é o valor de para a dissociação do fosfogênio R 15 10 12 6 8 O tetracloreto de carbono pode ser produzido por meio da reação CS 2 g3 Cl 2 g S 2 Cl 2 gC Cl 4 g Suponha que 12 mol de 36 mol de sejam colocados em um frasco de 100L Depois de estabelecido o equilíbrio a mistura contém 090mol de Calcule R 4 6 9 A constante de equilíbrio para a reação de isomerização butano isobutano é 25 a 25 C Se 175 mol de butano e 125 mol de isobutano forem misturados o sistema está em equilíbrio Se não estiver quando ele prossegue para o equilíbrio Se não estiver quando ele prossegue para o equilíbrio que reagente aumenta sua concentração Calcule as concentrações de dois compostos quando o sistema atinge o equilíbrio R Q é menor do que portanto o sistema se desloca para formar mais isobutano em equilíbrio butano086M e isobutano 214M 70 Qual das seguintes alternativas relaciona corretamente as duas constantes de equilíbrio para as duas reações mostradas NOClg NOg 1 2 Cl 2 g K 1 2NOg Cl 2 g 2NOClg K 2 a b c d R 71 Aquecer um carbonato de metal leva à decomposição Preveja o efeito em equilíbrio de cada alteração apresentada a seguir Responda escolhendo i sem alteração ii deslocamento à esquerda ou iii deslocamento à direita a Adicionando b Adicionando c Adicionando d Aumentando a temperatura e Aumentando o volume do frasco contendo a reação R a Não ocorre mudançab Deslocase para a esquerdac Não ocorre mudança d Deslocase para a direita e Deslocase para a direita 7 2 a A constante de equilíbrio K p para a reação PCl 5 g P Cl 3 Cl 2 g é 105 a 250 C A reação começa com uma mistura de 0117atm de PCl 5 0223atm de PCl 3 e 0111atm de Cl 2 respectivamente a 250C Quando a pressão atingir o equilíbrio a essa temperatura que pressões terão diminuído e que pressões terão aumentado Explique o por quê O pentacloreto de fósforo decompõese em temperaturas elevadas PCl 5 g PCl 3 g Cl 2 g R Q0217 formará produto p PCl3 029atm p Cl2 01785atm p PCl5 00495atm b Uma mistura em equilíbrio a determinada temperatura consiste em 3120g de 3845g de e 1787g de em um frasco de 100L Se se adiciona 1418g de como o equilíbrio será afetado Quais serão as concentrações de e quando o equilíbrio for estabelecido massa atômica do 31uma massa atômica do 355uma R O equil í brio se deslocar á para a esquerda ao se acrescentar mais é calculado a partir de quantidades de reagentes e produtos em equil í brio para ser 00470 Depois que o é adicionado as concentra ç ões são 00199M 00231 M e 00403 M 7 3 O iodeto de amônio se dissocia de modo reversível em amônia e iodeto de hidrogênio se o sal for aquecido a uma temperatura suficientemente alta NH 4 Is NH 3 gHIg Parte do iodeto de amônio é colocado em um frasco que é então aquecido a 400C Se a pressão total no frasco quando se atinge o equilíbrio é 705mm de Hg qual é o valor de quando as pressões parciais estão em atmosfera R 0215 7 4 A constante de equilíbrio para N 2 O 4 g 2 NO 2 g é 015 a 25C Se a pressão do em equilíbrio é 085 atm qual a pressão total da mistura do gás em equilíbrio R P total 121 atm 7 5 A 450 C 360 mol de amônia são colocados em uma vasilha de 200L e permitiu a decomposição dos elementos 2 NH 3 g N 2 g 3H 2 g Se o valor experimental de for 63 para esta reação a esta temperatura calcule a concentração de equilíbrio de cada reagente Qual é a pressão total no frasco R 067M 057 M 17 M P total 87 atm 7 6 para decomposição do hidrogenosulfeto de amônio é 18 10 4 a 25 C NH 4 HSs NH 3 g H 2 Sg a Quando o sal puro se decompõe em um frasco quais são as concentrações de equilíbrio no e do b Se o for colocado em um frasco já contendo 0020molL de e então for permitido que o sistema atinja o equilíbrio quais são as concentrações do equilíbrio do e do R a 0013 M b 0027 M 00067 M 7 7 A reação de equilíbrio N 2 O 4 g 2 NO 2 g foi amplamente estudada a Se a pressão total em um frasco contendo os gases e a 25C for 150 atm e o valor de a essa temperatura for 0148 que fração do foi dissociada para o b O que acontece à fração dissociada se o volume do frasco for aumentado de modo que a pressão total em equilíbrio cair para 100 atm R a Fração dissociada 015 b Fra ção dissociada 0189 Se a press ão diminui o equil í brio se desloca para a direita aumentando a fra ção de NO 2 dissociado 7 8 A combustão do butano é representada pela equação Se houver um consumo de 4mols de butano a cada 20 min de reação qual é o número de mols de dióxido de carbono produzido em 1 h R48 mol de 7 9 O carbonato de amônia NH 4 CO 2 NH 2 s se decompõe da seguinte forma N H 4 C O 2 N H 2 s 2N H 3 gC O 2 g Começando somente com o sólido verificase que a 40 C a pressão total do gás p NH3 e p co 2 é 0363atm Calcule a constante de equilíbrio K p R 708 103 atm 80 A 1800 K o oxigênio se dissocia muito lentamente em seus átomos O 2 g 2Og Se você colocar 10mol de em um frasco de 10L e aquecêlo a 1800K quantos átomos de estão presentes no frasco R 1710 18 átomos 81 Uma amostra do gás com uma pressão de 100 atm é colocada em um frasco Quando o equilíbrio é atingido 200 do foi co n vertido no gás através da reação a Calcule b Se a pressão original do for de 010atm qual é o porcentual de dissociação do gás O resultado está de acordo com o princípio de Le Chatelier R a020 atm b 50 está de acordopois a pressão do reagente decresceu e o equilíbrio desloca para direita 8 2 Considere a seguinte reação a 1600 C Br 2 g 2Brg Quando 105mols de Br 2 são colocados em um recipiente de 0980L 120 de Br 2 se dissocia Calcule a constante de equilíbrio K c da reação R K c 661 104 8 3 Em um recipiente de 150L foram colocados 003mol de gás fosgênio puro CO Cl 2 g Aqueceuse a 800K e verificouse que no equilíbrio a pressão de CO era de 0497atm Calcule a constante de equilíbrio K p da reação CO g Cl 2 g CO Cl 2 g R K p 33 8 4 Considere o equilíbrio 2NOBr g 2NO g Br 2 g Se 34 do brometo de nitrosilo NOBr g estiver dissociado a 25C e a pressão total for 025atm calcule K p e K c da reação de dissociação nessa temperatura R96103 394104 85Considere o seguinte sistema em equilíbrio 2 H 2 Sg3 O 2 g 2 H 2 O g2S O 2 g H24785kcal Diga o que ocorrerá com a concentração do dióxido de enxofre S O 2 g quando o equilíbrio for alterado por R emoção de sulfeto de hidrogênio H 2 S g b A umento da temperatura Au mento da pressão A dição de oxigênio 86 O nitrogênio N 2 reage com oxigênio O 2 produzindo o monóxido de nitrogênio NO um poluente atmosférico de acordo com a equação N 2 g O 2 g 2NO g em que K C 41 10 4 a 1700 C e K C 360 10 4 a 2200 C A expressão K C NO 2 N 2 O 2 aumenta com o acréscimo do numerador e decréscimo do denominador isto é deslocando o equilíbrio para a direita sentido endotérmico Para diminuirmos a quantidade desse poluente devese a A umentar a temperatura b D iminuir a temperatura c A umentar a pressão d A dicionar o oxigênio e A dicionar o catalisador 93 94 O tempo que decorre antes que se obtenha qualquer evidência da reação A B foi estudado em função da temperatura Os dados obtidos são tempo 77 min e 50 s 138 s 0316 s 10 3 s Temperatura C 327 427 527 727 Qual é a energia de ativação desta reação O que ela significa 95 O tempo necessário em segundos para se amaciar 50 o cobre intensamente deformado é dado por t 10 12 exp 3000 RT em que R é dado em calmol K e T é dado em graus Kelvin A 1000 C quanto tempo o cobre levará para se amaciar de 50 Se o cobre for deixado à temperatura ambiente quanto tempo será necessário Suponha que o cobre está sendo trabalho a quente e que é necessário ocorrer um amaciamento de 50 em 001s para manter as tensões de trabalho com valores baixos Qual deveria ser a temperatura mínima de trabalho 96 Foram obtidos os seguintes dados de uma reação T C 227 327 377 427 527 Velocidade 10 661 140 257 128 Analise estes dados Explique o que está ocorrendo 97 Verificase que o cobre após sofrer encruamento severo se recristaliza 50 com as seguintes combinações de tempo e temperatura de aquecimento T C 203 162 127 97 72 temposs 60 60 600 6000 60000 A velocidade de recristalização como muitos outros fenômenos cinéticos é dada por uma equação da forma em que A e B são constantes positivas características do processo e T é a temperatura absoluta Supondo que a velocidade de recristalização é proporcional ao inverso do tempo necessário a uma recristalização de 50 calcule o tempo necessário para 50 de recristalização a 23 0 C 98 Os dados de uma recristalização de 50 de um dos copolímeros Saran são os seguintes T C 10 20 40 80 110 tempominutos 500 85 6 30 02 Verifique se esses dados obedecem a uma equação cinética do tipo que descreve o comportamento dos metais à recristalização 9 9 Para se ter um tamanho de grão de 120 m em um aço DIN 20 MnCr5 1 e ABNT 10452 podese trabalhar nas seguintes condições 1 1 tempo h 1 2 3 4 Temperatura C 1100 1050 1000 950 2 2 tempo h 1 2 3 4 Temperatura C 1000 900 850 800 a Calcule a energia de ativação nos dois casos O que ela significa b Quanto tempo o aço DIN 20 MnCr5 teria que ficar no forno a 900 C para ter um tamanho de grão médio de 120 m 100 Para se ter a recuperação do zinco1 e alumínio2 podese trabalhar nas seguintes condições de tempo e temperatura abaixo 1 1 tempo h 15 50 28 110 Temperatura C 10 0 10 20 2 2 tempo h 15 5 28 110 Temperatura C 10 20 50 80 a Calcule a energia de ativação nos dois casos O que ela significa b Quanto tempo o alumínio recuperará na temperatura de 70 C Se você quiser reduzir o tempo pela metade qual deveria ser a nova temperatura 101 P ara se recristalizar um aço microligado ao nióbioCMnNb e um aço carbono nióbio e boro CNbB podese trabalhar nas seguintes condições para deformações de 025 1 1 tempo h 49 76 111 112 Temperatura C 1100 1050 1025 975 2 2 tempo h 5 129 583 2189 Temperatura C 1100 1050 1000 975 Calcule a energia de ativação nos dois casos O que ela significa Sabendo que o nióbio e boro retardam a recristalização qual desses aços você utilizaria como microligado para estrutura 102 Para se recristalizar um aço ultrabaixo carbono ao nióbioCMnNb 1 e um aço carbono CMnNb 2 podese trabalhar nas seguintes condições 1 1 tempo h 29 147 485 2569 Temperatura C 1100 1000 950 900 2 2 tempo h 49 111 283 112 Temperatura C 1100 1025 1000 975 Calcule a energia de ativação nos dois casos O que ela significa Sabendo que o nióbio e carbono juntos retardam a recristalização qual desses aços você utilizaria como microligado para estrutura Qual desses aços você utilizaria para estrutura que deveria ser dobrada fortemente ao longo do processo de fabricação Justifique a resposta 103 A solubilidade do silício no alumínio a 550 C é 125 em p o rcentagem atômica e 046 p o rcentagem atômica a 450 C Que solubilidade você esperaria à temperatura ambiente Utilize a expressão 104 Para uma dada transformação que possui uma cinética que obedece à equação de Avrami onde y é a fração transformada t é o tempo e n k constantes Temse conhecimento de que o parâmetro n possui um valor de 17 Se depois de transcorridos 100s a reação encontrase 50 concluída quanto tempo será necessário para que a transformação atinja 99 da sua evolução 105 Sabendo que a concentração de nitrogênio se relaciona com a distância através da relação abaixo num processo de nitretação N N 0 1 M 2 πDt exp x 9 2 1 4Dt pedese Se um aço DIN 1MnCr 5 for mantido 1hora e 45 minutos em uma atmosfera nitretante calcule o coeficiente de difusão do nitrogênio na fase ferrítica presente sabendose que o perfil de concentração de nitrogênio ocorreu conforme tabela N 0 00060 Distânciamm Nitrogênio N x 000 015 010 010 015 005 025 0006 106 Um metal fortemente encruado se recristalizou 50 com as seguintes combinações de tempo de aquecimento e temperatura 1 min 152 C 100 min 87 C 1000 min 35 C Calcule a temperatura necessária para que uma recristalização de 50 ocorra em 10 6 min 10 7 Considere um processo de laminação a frio de uma chapa de liga a base de cobre Neste processo é necessário o controle sobre as dimensões e propriedades mecânicas do produto da laminação Para uma liga a base de cobre em estado de recozimento vale a relação onde S é a tensão de escoamento em MPa após uma deformação verdadeira definida pela expressão sendo h i e h f as espessuras inicial e final em um passe de laminação Valores de para várias razões entre espessuras calculados a partir da expressão acima são fornecidos na tabela a seguir 110 116 119 123 129 134 139 144 149 154 159 169 174 10 15 17 21 25 29 33 36 40 43 46 52 55 Considere que a espessura inicial da chapa seja de 3mm a Estime a tensão de escoamento resultante de uma deformação verdadeira de 15 bem como a espessura da chapa obtida na saída do laminador b Descreva um procedimento adequado para que se obtenha o produto final com espessura de 15mm e tensão de escoamento de 120MPa c Qual dos produtos laminados seguintes A ou B apresentará menor temperatura de início de recristalização Justifique sua resposta a h i 3mm e h f 18mm b h i 3mm e h f 22mm 1 08 A solubilidade do carbono na ferrita varia com a temperatura e pode ser dada pela equação de Arrenhius e foi medida de acordo com a tabela abaixo Usando os dados fornecidos abaixo determine a concentração de carbono em equilíbrio com o ferro na temperatura de 677 C Concentração em peso de carbono TemperaturaC 23 10 7 25 00010 277 0005 477 0010 577 002 723 1 09 A liga CuBe mostrou para a fração transformada em diferentes temperaturas os seguintes valores Fração Transformada tempomin temperaturaC 10 30 50 75 99 3 8 9 11 30 135 10 30 50 75 99 40 60 80 90 200 102 10 30 50 75 99 150 200 250 300 700 88 Calcule o tempo correspondente à fração transformada de 90 de produto na temperatura de 135 C 1 10 Utilizando os dados do problema anterior calcule a energia de ativação e o parâmetro de ajuste referentes à equação de Arrenhius para uma fração transformada de 50 1 11 Amostras cortadas de uma barra encruada de aço carbono for am recozidas por vários tempos em 3 diferentes temperaturas As amostras foram logo resfriadas à temperatura ambiente e testadas em dureza Vickers Os resultados são dados abaixo DurezaHV 15 t empo na temperatura de r ecozimentomin Temperatura de r ecozimento C 180 160 135 115 115 0 10 20 30 60 600 180 160 135 115 115 0 4 9 13 26 620 180 160 135 115 115 0 15 35 5 10 645 a Estime o tempo gasto para que a recristalização possa ser completada em cada uma das temperaturas e o tempo que seria necessário para completar o processo de recristalização em uma temperatura de recozimento de 700 C 112 A cinética da transformação da austenita em perlita obedece à relação Usando os dados fornecidos abaixo para a fração transformada em função do tempo determine o tempo total exigido para que 95 da austenita se transforme em perlita Fração transformada y tempos 02 131 07 291 113 Sabese que a cinética da recristalização de um aço microligado obedece à equação de Avrami Se a uma dada temperatura a fração de material recristalizado equivale a 040 depois de transcorridos 200 min de processo temse conhecimento de que o parâmetro n possui um valor de 17 Qual é o tempo necessário para o aço microligado recristalizar em 99 114 A seguir estão tabulados os dados referentes à fração recristalizada em função do tempo para um processo de recristalização realizado à temperatura de 350 C com um alumínio previamente deformado Considerando que a cinética desse processo obedece à relação de Avrami determinar a fração de material recristalizado após decorrido um tempo total de 1168 min Fração transformada tempos 030 952 080 1266 22