Estudo de reações químicas: Determinação de leis de velocidade, constantes de velocidade, energia de ativação e ordem de reação

Lista de exercício 1 A reação descrita pela reação 2C5 H6gC10 H12g foi estudada a 100C e os seguintes dados foram observados Pc5H 6 0 Torr 200 314 576 v 0Torr s 1 576 142 378 Determine a lei de velocidade e a constante de velocidade da reação 2 Para a reação A formando produtos os seguintes dados foram obtidos th 0 1 2 3 4 5 6 7 8 AmolL1 124 096 0775 0655 0560 0502 0442 0402 0365 Determine a ordem da reação a constante de velocidade o tempo de meia vida e por fim o tempo que a concentração é igual a 038 molL1 3 A constante de velocidade para a decomposição do N2O5g a certa temperatura é 17010 5s 1 a Se a concentração inicial é 0200 molL quanto tempo leva para a concentração cai para 0175 molL b Qual a concentração depois de 16 horas de reação 4 Considerando que uma reação tem constante de velocidade 024010 3s 1 a 0C e 26510 3s 1 a 24C Qual a energia de ativação da reação 5 Para certas reações a constante de velocidade varia com a temperatura como segue TK 298 308 318 328 338 10 3k s 1 00110 00367 0114 0327 0891 Determine a energia de ativação e fator de frequência da reação 6 Qual a energia de ativação para a reação cuja velocidade dobra quando a temperatura é aumentada de 25C para 40C Se a constante de velocidade da reação a 40C é 26210 4 s 1 qual o tempo de meia vida da reação a 35C 7 Quando inicialmente 10 moLL 110 da concentração reage em 36 min a Qual o tempo da reação se a reação for de primeira ordem b Qual o tempo da reação se a reação for de segunda ordem 8 Para a reação Cl H 2 HClH os valores de ln A e Ea são 109 Lmol e 23 kJmol respectivamente a 60C Determine a constante de velocidade a 60C 9 Peroxido de hidrogênio reage com íon tiossulfato em uma solução ligeiramente ácida H 2O22 S2O3 22 H 2 H 2OS 4O6 2 a velocidade da reação é independente da concentração do íon hidrogênio em pH de 40 a 50 Os seguintes dados foram obtidos em pH50 As concentrações iniciais foram H 2O20036 mol L t min 16 36 43 52 1030 538 416 313 Qual a ordem da reação e qual a constante de velocidade 10 Para a reação A X as seguintes concentrações de A foram obtidas em um único experimento cinético AmolL1 1000 0952 0909 0870 0833 0800 th 0 005 010 015 020 025 Qual a velocidade da reação de quando A 1000 molL1 11 Assumindo que a reação é de primeira ordem e a energia de ativação é de 1046 kJmol1 e o fator de frequência de 5010 13s 1 em qual temperatura a reação tem o tempo de meia vida de 100 min 12 Uma solução de A é misturada com igual volume de uma solução B contendo o mesmo número de moles e a reação ABC ocorre e depois de uma hora 75 de A reagiu Quanto de A restam no final de 20 h assumindo a a reação de primeira ordem em A e zero em B b primeira ordem em A e B c ordem zero em A e primeira em B v kPcurm 1 576 k200m 246 157m m log157 246 m 2 11 142 k314m 142576 314200m 576 k2002 k 149104 Δv v 149104Pcur2 2 Para saber se é primeira ordem A Aoekt lnAAo ktto Quando 1t é constante lnAAo é constante 01 096124 077 Logo m é 1 ORDEM 12 0775096 08 23 06550775 084 TESTANDO SE É 2 ORDEM 01 1A1 1A0 023 logo é da segunda 1A1 1A2 k 1 1 2 1A2 023 ordem 1 1 A 1Ao kt i tempo de meia vida k 0235 1 Ao 124 1 A 1444 kt 1 A 124 0235t 1 A 0235ty ty 394 f 9764 iii A 1 124 0235t b A Aoekt 3 a CONSIDERANDO 1ª ORDEM b A A0 ekt A Ao ekt A 02 e17 105 16 3600 0175 02 e17 105 t A 02 e97200 105 0895 e17 105 t A 02 0375 f 17 105 013 A 0075 molL t 764 103 s 4 k Ao eEaRT ln k ln A Ea R T 24 Ea 00003 831 ln k1 ln k2 Ea 1R T1 Ea 1 R T2 ln 01 x 103 265 103 Ea 831 1297 1273 Ea 66 480 J mol RESERVADO AO PROFESSOR 5 tempo que k1k2 Ea R 1T1 1T2 ln 0011 0037 Ea 831 1303 1298 ln 03 0587 Ea 831 00001 Ea 69 720 J mol k1 A eEa RT1 0011 103 A e69720 831 298 0017 103 A 3294 1018 A 003 91021 A 39 1018 9 V 30 V Ix1 or ln Ke Ea R 1 T1 1 T2 lnKe Ea Ea 238 1 313 lnEa Ea 831 00001 sam t 831 00001 ln262106 Ea 831 238 313 ln Ke 1 T1 1 T2 Dm 262106 57339 831 313 1 1 313 308 Ea 57339 mol 0619 Ea 031 00001 ln262106 Ke 6900 000005 ln 262106 Ke 395 262 106 315 Ke 83106 315 Ke 83 106 83 132 553 7 1 ORDEM A Ao e kt 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 944 Miter k 36 pa ln A 0105 036 k 0003 min1 00003 mil 1k 1 A kt 20 ORDEM A l kt 1 A 1 x 86 t 1A 0003 k T 0003 369 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ln k lnA Ea R T arc ln09 2000 1 831 333 WC 238 831 Vale ln 093 re e 593 RESERVADO AO PROFESSOR V K H2O2x S2O32y Como H2O2 não está influenciando na cinética x0 v K S2O32y P sabermos se é de 1ª ordem em Δt siguir ln AA0 permanece constante logo Δt16 min 0 16 ln 1030102 209103 068 36 52 ln 313103 538103 054 Como tem uma proximidade admitimos que é 1ª ordem P sabermos se é de 2ª ordem em Δt siguir 1A 1A0 é cte 0 16 1103102 1004102 4806 NÃO É SEGUNDA ORDEM 36 52 1313103 1538103 13361 Daí v k S2O321 A Aoekt 103102 209103 ek16 0505 e16k 068 16k logo k 00423 min1 13 Testando se é 1ª ORDEM ln 09521 0049 Logré 1ª ORDEM ln 02920352 0049 A Aoekt 0952 1e005kt 005t 0049 k 098 h ηlog k 069 2 k 069 2 069 r k 1 x Aekt 069 51013e10460 T e425072 T 84955 1255472 T r 45 k 12 a AA0 ekT 025 Ao A0 ek1 k 138 k 138 h1 b Em uma rota 075 do B são convertidos em C AA0 1 Ao 1A0 k 1 A B C misturado 075 025 075 A 2 A 05 1A 1A0 k 1 1A 1A0 k 1 k 3A0 1A 1A0 3 Ao 1 1 Ao 2 A Ao 2 A0 Ao 2 A B logo hc Ao Ao de A 12 A 006 A c Af Ao k t Af Ao 075 Ao 2 025Ao Ao k 1 Af Ao 15Ao Af 05Ao k 075 Ao logo A 0