Lista de Exercícios Resolvidos - Cinética Química Teórica - UFPA

Serviço Público Federal Universidade Federal do Pará Instituto de Ciências Exatas e Naturais CINÉTICA QUÍMICA TEÓRICA LISTA DE EXERCÍCIOS I Aluno 01 Considere a reação S2O82aq 3Iaq 2SO42aq I3aq Em uma determinada temperatura a velocidade inicial de consumo do S2O82 varia com a concentração do reagente da seguinte maneira a Determine a lei de velocidade para a reação e aponte qual a unidade da constante de velocidade b Qual é o valor médio da constante de velocidade para o desaparecimento do S2O82 baseado nos quatro experimentos realizados c Como a velocidade de consumo do S2O82 está relacionada com a velocidade de consumo do I d Qual é a velocidade de consumo do I quando S2O8 2 0025 M e I 0050 M 02 Os seguintes dados cinéticos foram obtidos para a reação CX3 3A2Y Produtos Experimento molL Velocidade Inicial MolLs CX3 A2Y 1 0168 0257 496x103 2 0168 0771 500x103 3 0504 0257 446x102 4 0454 0771 a Determinar a ordem parcial em relação a cada reagente a ordem global e a Lei de Velocidade da reação b Determinar o valor da constante cinética da reação c Determinar a velocidade inicial no Experimento 4 03 Considere a reação H2g I2g 2HIg Os valores das constantes de velocidade dessa reação nas temperaturas de 400C e 500C foram determinados experimentalmente e os valores encontrados foram 400C k1 00234 mol1 L s1 500C k2 0750 mol1 L s1 Desta forma calcule o valor da energia de ativação da reação em questão 04 O cloreto de sulfurila SO2Cl2 no estado gasoso decompõese nos gases cloro e dióxido de enxofre em uma reação química de primeira ordem análogo ao decaimento radioativo Quantas horas demorará para que ocorra a decomposição de 875 de SO2Cl2 a 320C Dados constante de velocidade da reação de decomposição a 320C 220 105s1 05 A constante de velocidade de primeira ordem para a reação de decomposição do N2O5 2 N2O5g 4 NO2g O2g à 70 C é 682x103 s1 Se considerarmos que iniciamos com 00250 mol de N2O5g em um volume de 20 L a Quantos moles de N2O5 restarão após 50 min b Quantos minutos levarão para a quantidade de N2O5 cair para 0010 mol c Qual a meiavida do N2O5 à 70 C 06 A isomerização da isonitrila para acetonitrile na fase gasosa à 250C é de primeira ordem com uma constante de velocidade de 30 x 103 s1 Se a concentração inicial de CH3NC é 0107 M quanto tempo deve passar para a concentração de CH3NC cair para 00142M 07 Uma certa reação obedece uma lei de velocidade onde os valores de k são 000001 e 000010 L mol1 s1 a 31250 e 35714 K respectivamente Usando estas informações calcule a a ordem da reação b a energia da ativação em KJmol c a temperatura na qual a reação é dez vezes mais lenta que a 31250 K Dado R 20 calK mol 08 Que fatores podem alterar a velocidade de uma reação química 09 A dependência da constante de velocidade com a temperatura para uma determinada reação é mostrada abaixo Com base nestes dados calcule Ea e A 10 A velocidade de uma reação foi determinada a diferentes temperaturas e gerou o gráfico abaixo Dado o valor da inclinação da reta no gráfico qual a energia de ativação para essa reação EQUAÇÕES IMPORTANTES V V Determinar a lei de velocidade pelo método gráfico em termos dos componentes da equação química balanceada Forma geral da lei de velocidade para uma reação A B Produtos Forma integrada de uma reação de primeira ordem do tipo A Produtos Forma integrada de uma reação de segunda ordem do tipo A Produtos Relaciona o tempo de meiavida e a constante de velocidade em uma reação de primeira ordem Equação de Arrhenius que expressa como a constante de velocidade depende da temperatura Forma logarítmica da Equação de Arrhenius Forma de calcular Ea conhecendo k em duas temperaturas diferentes 2 Reação CX3 3 A2Y Produtos v k CX3a A2Yb a b L Exp 1 496 103 K 0168a 0257b I Exp 2 5 103 K 0168a 0771b II 2 Dividindo II por I 5496 0771 0257b 1 3b Logo b 0 Exp 3 446102 K 0504a 0257b III 2 Dividindo III por I 4416496 0504 0168a 9 3a Logo a 2 ordem em relação a CX3 2 ordem em relação a A2Y 0 ordem global 2 Lei do Velocidade V K CX32 b Exp 2 5103 K 01682 Logo K 177 101 L Mol1 s1 c Exp 4 V 177 101 04542 Logo V 364 102 Ms Gmdica Química 1 Reação S2O3 3I 2 SO3 2 I3 V K S2O3a Ib L Exp 1 26106 K 0018a 0036b z Exp 2 39106 K 0027a 0036b z 2 Dividindo II por i 3926 00270018a 15 15a Logo a 1 Exp 3 78106 K 0036a 0054b II 2 Dividindo III por I 7826 00360018a 0054 0036 b 3 2 15b 15 15b Logo b 1 Portanto Lei do velocidade V KS2O3I mols L k mol L mol L Logo k L1 mol1 s1 b pelo exp 1 26 106 k 00180036 Logo k 4103 L2 mol1 s1 c A velocidade do consumo do S2O8 e I possuem a mesmo ordem d V 4103 0025 005 Logo V 5 106 Ms 3 Reação H2 I2 2HI Equação do Arrhenius K A e EART por T1 400C K1 A e EA2T1 por T2 500C K2 A e EAQT2 K1K2 e EART1 EART2 K1K2 e EAR 1T2 1 T1 K2K1 e EAR 1T1 1 T2 075 00234 e EAR 1 673 1 773 32 e EAR 00015 00013 32 e EAR 2104 346 2104 EAR Ea 1414104 Logo Ea 1414 Kj 4 Reação do 1º ordem A Ao eKT L 0125SO2 SO2 eKT ln 0125 KT 2 22 105 T T 10s 11 λ Portanto T 2525 horas 5 Reação 2 N2O5 4 NO2 O2 K 70 682 103 s1 1 ordem A A0 eKT a A 0025 e682 103 300 A 0025 013 Logo A 000325 mol b 001 0025 eKT 04 eKT ln04 KT T 091 682 103 Logo T 225 min c A02 A0 eKT ln 2 KT T12 ln2 K T12 069 682 103 Logo T12 169 min 6 1 ordem A A0 eKT 00142 0107 eKT ln 0133 KT 201 3 103 T T 67247 lambda Portanto T 112 min 7 K 105 om T 3125 K K1 104 om T 35714 K a K 1 mol1 S1 molL2 molLa Mol28 L Mol8 molLa Logo a 2 Portanto a reação é do 2 ordem Eq Arrhenius ln K Ea RT ln A b K2K1 eEaa 1T1 1T2 104 105 eEaa 135714 13125 10 eEaa 00028 00032 10 eEaa 4104 ln 10 4 104 EaR 23 4 104 EaR Ea 478 104 Logo Ea 478 K5 8 Superfície de contato Temperatura Concentração dos reagentes Catalisadores Inibidores Promoção 9 ln K Ea RT ln A Exp 1 ln 0028 Ea R 600 ln A I Exp 2 ln 022 Ea R 650 ln A II 2 Diminuindo I de II 357 151 EaR 1650 1600 206 Ea R 000154 000167 206 EaR 13 105 Ea R 206 13 105 Logo Ea 13175 K5 Exp 1 357 13175 103 R 600 ln A 357 2641 ln A ln A 2284 Logo A e2284 10 ln K Ea RT ln A Equação de uma rede Indução Ea R Logo Ea R 122 104 Logo Ea 10143 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