Lista de Exercicios Resolucao de Cinética Química e Teoria das Colisões

Sm RGM somatória dos 5 últimos dígitos do seu RGM 11221400670 1O estudo cinético das reações envolve o mecamismo para cada etapa de uma reação Supondo uma reação que possua 3 etapas como demonstrado na tabela 1 juntamente com as velocidades de cada etapa individual foram realizadas testes de velocidade através de 3 diferentes experimentos tabela 2 Os dados cinéticos resultantes de 3 experimentos realizados a mesma temperatura de 700K são apresentados na Tabela 2 Determine a A reação global de acordo com as etapas 1ª etapa 2ª etapa e 3ª etapa b Qual dessas 3 etapas foi a etapa determinante c A Equação da velocidade da reação d A ordem global da reação e O valor da constante de velocidade f Determine a velocidade da reação para esse mesmo estudo cinético onde as concentração do reagente X Y são respectivamente 03 e 05 molar 2 Estudando uma determinada reação de adição onde uma molécula A reage com B formando o produto foram realizados 3 experimentos como descrito na tabela a seguir Determine aA constante de velocidade para essa reação bA velocidade da reação para um experimento onde foram utilizado um reator de 100 litros e as quantidade de A e B foram respectivamente 25 mols e 50 mols 3 A teoria das colisões é baseada na ideia que partículas reagentes devem colidir para uma reação ocorrer mas somente uma certa fração do total de colisões tem a energia para conectarse efetivamente e causar a transformaçao dos reagentes em produtos Isto é porque somente uma porção das moléculas tem energia suficiente e a orientação adequada ou ângulo no momento do impacto para quebrar quaisquer ligações existentes e formar novas A quantidade mínima de energia necessária para isto ocorrer é conhecida como energia de ativação adequada A respeito dessa teoria assinale as alternativas Verdadeira Ao utilizar um catalisador o valor da entalpia da reação não é alterado ao comparar com a ausencia do catalisador Durante uma reação a energia de ativação foi igual a 67KJ Ao confirmar que esse valor é referente a reação endotérmica então o valor da energia de ativação para reação inversa deverá obrigatoriamente sempre ser menor O aumento da concentração aumenta a frequência das colisões Durante a colisão efetiva de acordo com a teoria é tambem conhecido como a formação de complexo ativado Em um reator ao comparar a mesma reação em diferentes temperaturas como por exemplo comparando o primeiro estudo foi realizado a 500K com o segundo estudo foi realizado a 600K esse aumento da temperatura aumenta a frequência de colisões mas não altera a orientação das moléculas Uma energia de ativação elevada representa uma grande fração de moléculas com energia suficiente para a reação ocorrer 4 Uma tese de doutorado defendido pelo aluno de química da UMC relatou e concluiu que através do estudo cinético podemos notar como as diferentes condições experimentais pode influir na velocidade de uma reação química e através disso podese sugerir o mecanismo de reação e estados de transição assim como a construção de modelos matemáticos que possam descrever as características de uma reação química Contudo esse estudo que baseouse na reação de decomposição do iodeto de hidrogênio verificouse que a velocidade de reação é proporcional ao quadrado da concentração molar desse único reagente Com essas informações supondo em um estudo cinético realizado nas mesmas condições ao triplicar a concentração desse reagente o que aconteceria com a velocidade da reação não é possivel calcular pois não temos o valor da constante de velocidade aumentará 32 vezes aumentará 4 vezes aumentará 16 vezes diminuirá 9 vezes Sm RGM somatória dos 5 últimos dígitos do seu RGM 11221400670 1O estudo cinético das reações envolve o mecanismo para cada etapa de uma reação Supondo uma reação que possua 3 etapas como demonstrado na tabela 1 juntamente com as velocidades de cada etapa individual foram realizados testes de velocidade através de 3 diferentes experimentos tabela 2 Os dados cinéticos resultantes de 3 experimentos realizados a mesma temperatura de 700K são apresentados na Tabela 2 Determine a A reação global de acordo com as etapas 1ª etapa 2ª etapa e 3ª etapa b Qual dessas 3 etapas foi a etapa determinante c A Equação da velocidade da reação d A ordem global da reação e O valor da constante de velocidade f Determine a velocidade da reação para esse mesmo estudo cinético onde as concentrações do reagente X Y são respectivamente 03 e 05 molar Resolução Sm RGM 00670 13 Velocidade etapa 1 13339 Velocidade etapa 1 13678 Velocidade etapa 1 13791 A Equação Global 2X Y Z P B A etapa determinante é a etapa mais lenta da reação Podemos dizer que então que a etapa determinante é a etapa 1 pois a velocidade é a menor C Observado os experimentos 1 e 2 vemos que X está praticamente constante Com Y dobrando a velocidade quadruplicou Portanto Y obedece a uma ordem quadrática Da mesma forma analisando os experimentos 2 e 3 vemos que ao manter Y constante e dobrando X a velocidade também dobrou Ou seja X obedece a uma ordem linear r Xk CY 2 CX D A ordem global da reação é o somatório da ordem de reação de cada componente nesse caso 2 1 3 A reação global é de terceira ordem E Utilizamos qualquer experimento para substituir na equação de velocidade e obtemos k 24020k398²897 k169 L mol 2 s F r Xk CY 2 CX r X16905²03 r X012675 mol L s 2 Estudando uma determinada reação de adição onde uma molécula A reage com B formando o produto foram realizados 3 experimentos como descrito na tabela a seguir Determine a A constante de velocidade para essa reação b A velocidade da reação para um experimento onde foram utilizado um reator de 100 litros e as quantidades de A e B foram respectivamente 25 mols e 50 mols Resolução A Podemos considerar entre o experimento 1 e 2 que a concentração de A é mantida constante enquanto que a concentração de B praticamente dobra Nesses experimentos observamos que a velocidade inicial também dobrou Portanto existe uma relação linear entre B e a velocidade da relação Portanto a ordem de reação de B é igual a 1 Olhando os experimentos 1 e 3 vemos que B é mantido praticamente constante e A dobra Nesse caso a velocidade inicial quadruplicou Portanto há uma relação de segunda ordem para o reagente A Podemos escrever a expressão de taxa da seguinte forma r Ak C A 2 CB Substituímos agora o valor de qualquer experimento e achamos o valor de k 12310 3k3998²00985 k000078 L mol 2 s B C A 25 100025 mol L CB 50 100050 mol L r A000078025 20 502410 5 mol Ls 3 A teoria das colisões é baseada na ideia que partículas reagentes devem colidir para uma reação ocorrer mas somente uma certa fração do total de colisões tem a energia para conectarse efetivamente e causar a transformaçao dos reagentes em produtos Isto é porque somente uma porção das moléculas tem energia suficiente e a orientação adequada ou ângulo no momento do impacto para quebrar quaisquer ligações existentes e formar novas A quantidade mínima de energia necessária para isto ocorrer é conhecida como energia de ativação adequada A respeito dessa teoria assinale as alternativas Verdadeira X Ao utilizar um catalisador o valor da entalpia da reação não é alterado ao comparar com a ausência do catalisador X Durante uma reação a energia de ativação foi igual a 67KJ Ao confirmar que esse valor é referente a reação endotérmica então o valor da energia de ativação para reação inversa deverá obrigatoriamente sempre ser menor X O aumento da concentração aumenta a frequência das colisões X Durante a colisão efetiva de acordo com a teoria é também conhecido como a formação de complexo ativado X Em um reator ao comparar a mesma reação em diferentes temperaturas como por exemplo comparando o primeiro estudo foi realizado a 500K com o segundo estudo foi realizado a 600K esse aumento da temperatura aumenta a frequência de colisões mas não altera a orientação das moléculas Uma energia de ativação elevada representa uma grande fração de moléculas com energia suficiente para a reação ocorrer 4 Uma tese de doutorado defendido pelo aluno de química da UMC relatou e concluiu que através do estudo cinético podemos notar como as diferentes condições experimentais pode influir na velocidade de uma reação química e através disso podese sugerir o mecanismo de reação e estados de transição assim como a construção de modelos matemáticos que possam descrever as características de uma reação química Contudo esse estudo que se baseou na reação de decomposição do iodeto de hidrogênio verificouse que a velocidade de reação é proporcional ao quadrado da concentração molar desse único reagente Com essas informações supondo em um estudo cinético realizado nas mesmas condições ao triplicar a concentração desse reagente o que aconteceria com a velocidade da reação não é possivel calcular pois não temos o valor da constante de velocidade aumentará 32 vezes aumentará 4 vezes aumentará 16 vezes diminuirá 9 vezes r A 1k CA 2kC A0²1X A² r A 2k3C A0²1X A² r A 29k C A0 2 1X A 29r A 1 Nesse caso a velocidade irá aumentar 9 vezes A velocidade de reação é proporcional diretamente a concentração inicial do reagente iodeto de hidrogênio portanto aumentando sua concentração a velocidade da reação vai aumentar Não há então alternativa certa dentre as opções apresentadas