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Exercícios cinética química

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UMA LISTA DE EXERCÍCIOS DE CINÉTICA COM GABARITO NO FINAL

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  1. 1. PROF. ARRUDA QUÍMICA ASSUNTO: CINÉTICA QUÍMICA1. Glow sticks ou light sticks são pequenos tubos plásticos utilizados em festas por causa da luz que eles emitem. Ao serempressionados, ocorre uma mistura de peróxido de hidrogênio com um éster orgânico e um corante. Com o tempo, o peróxido eo éster vão reagindo, liberando energia que excita o corante, que está em excesso. O corante excitado, ao voltar para acondição não excitada, emite luz. Quanto maior a quantidade de moléculas excitadas, mais intensa é a luz emitida. Esseprocesso é contínuo, enquanto o dispositivo funciona. Com base no conhecimento químico, é possível afirmar que ofuncionamento do dispositivo, numa temperatura mais baixa, mostrará uma luza) mais intensa e de menor duração que numa temperatura mais alta.b) mais intensa e de maior duração que numa temperatura mais alta.c) menos intensa e de maior duração que numa temperatura mais alta.d) menos intensa e de menor duração que numa temperatura mais alta.2. A utilização de sabões para limpeza data de mais de 4000 anos. Os sabões são constituídos de moléculas anfifílicas, quecontêm uma porção hidrofóbica e uma hidrofílica, e consequentemente atuam como tensoativos. Além da ação física do sabãono processo de remoção de sujeiras, há também a ação química, em que ocorre reação entre as moléculas anfifílicas e asujeira, principalmente gorduras. Mesmo sem conhecimento científico, muitas pessoas constatam que a lavagem com sabãoutilizando água quente é mais eficiente que com água fria. Com relação à ação dos sabões, considere as seguintes afirmativas:1. A velocidade de remoção de sujeiras (à base de gorduras) de uma roupa é aumentada em altas temperaturas, pois nessa condição há maior frequência de choques entre as moléculas.2. O processo de solubilização da sujeira envolve interação entre a parte hidrofóbica do tensoativo e a gordura, deixando a parte hidrofílica exposta na superfície que interage com o solvente.3. A maior eficiência de lavagem em temperaturas mais altas implica que a reação entre o tensoativo e a sujeira é um processo endotérmico.4. Em temperaturas superiores à temperatura de fusão de gorduras da sujeira, a velocidade de remoção é aumentada, em função da maior superfície de contato.Assinale a alternativa correta.a) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.b) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.c) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras.d) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras.e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras.3. Cientistas britânicos identificaram o momento em que a ligação CO, a mais forte entre as moléculas diatômicas, quebra soba ação de um catalisador de ouro. O monóxido de carbono (CO) envenena o sangue ao ligar-se à hemoglobina, por impedir otransporte de oxigênio no corpo. Assim, sua transformação a dióxido de carbono é um processo essencial para aplicações depreservação da vida, como em submarinos, indústrias de mineração e viagens espaciais. Nessa linha de pesquisa, GrahamHutchings, Albert Carley e colegas da Universidade de Cardiff investigaram o mecanismo de reação que ocorre em umcatalisador Au/Fe2O3 e descobriram que o CO se dissocia à temperatura ambiente, quando co-adsorvidos com O2. http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2010/December/10121001.aspA partir desse texto, sob o ponto de vista da química, é correto afirmar quea) a ligação na molécula de CO é a mais forte porque os átomos que a constituem apresentam grande diferença de eletronegatividade, atraindo-se mutuamente de maneira intensa.b) há formação de CO somente em ambientes fechados.c) a reação de transformação do CO só pode ocorrer à temperatura ambiente porque é um processo exotérmico e por isso não precisa absorver energia.d) a adsorção simultânea de CO e O2 levará a uma reação de redução do CO, liberando duas moléculas de O2; o que contribui para a preservação da vida.e) Au/Fe2O3 diminui a energia de ativação do estado de transição da reação de transformação do CO.4. A água oxigenada comercial é uma solução de peróxido de hidrogênio (H2O2) que pode ser encontrada nas concentraçõesde 3, 6 ou 9% (m/v). Essas concentrações correspondem a 10, 20 e 30 volumes de oxigênio liberado por litro de H2O2decomposto. Considere a reação de decomposição do H2O2 apresentada a seguir:2 H2O2 (aq)  2 H2O(aq) + O2 (g) →Qual gráfico representa a cinética de distribuição das concentrações das espécies presentes nessa reação? Página 1 de 8
  2. 2. PROF. ARRUDA QUÍMICA ASSUNTO: CINÉTICA QUÍMICA a) b) c) d) e)Os automóveis modernos movidos a gasolina são equipados com dispositivos antipoluição, popularmente conhecidos como “catalisadores”. Os gases que saem do motor são forçados a passar pelo conversor catalítico (catalisador), que contém metais apropriados como Pt e Rh, os quais aumentam a velocidade de uma série de reações. Dessa forma, alguns gases tóxicos são transformados em gases não tóxicos (ou menos tóxicos), o que diminui a poluição atmosférica. Abaixo se tem a representação de reações químicas numeradas de I a V: I. 2NH3(g) + 2O2(g) → N2O( g) + 3H2O ( g) II. 2CO( g) + 2NO( g) → 2CO2( g) + N2( g) III. CO2 ( g ) + 2NO2( g) → C( s ) + 2NO( g) + 2O2( g) IV. 2NO( g) → N2( g) + O2( g) V. 2CO( g) + O2( g) → 2CO2( g) Dessas reações, as que são catalisadas em um conversor catalítico automotivo são as de número a) I, II e IV b) I, III e IV c) II, III e V d) II, IV e V Página 2 de 8
  3. 3. PROF. ARRUDA QUÍMICA ASSUNTO: CINÉTICA QUÍMICAe) I, III, IV e V6. Um palito de fósforo pode se acender, ao ser atritado ligeiramente sobre uma superfície áspera, como uma lixa das caixasde fósforos, e entrar em combustão com emissão de luz e de calor.Uma análise dessas observações permite afirmar corretamente:a) A reação de combustão do palito de fósforo é espontânea porque possui energia de ativação igual a zero.b) A reação química mais rápida, entre duas reações, é aquela que apresenta menor energia de ativação.c) A reação de combustão do palito de fósforo é endotérmica.d) A energia de ativação deve ser muito grande para que a combustão do palito de fósforo ocorra.e) O palito de fósforo só acende se a energia fornecida pelo atrito for menor quer a energia de ativação.7. Um professor de química apresentou a figura como sendo a representação de um sistema reacional espontâneo.Em seguida, solicitou aos estudantes que traçassem um gráfico da energia em função do caminho da reação, para o sistemarepresentado.Para atender corretamente à solicitação do professor, os estudantes devem apresentar um gráfico como o que estárepresentado ema)b)c)d)e)8. Ao abastecer um automóvel com gasolina, é possível sentir o odor do combustível a certa distância da bomba. Isso significaque, no ar, existem moléculas dos componentes da gasolina, que são percebidas pelo olfato. Mesmo havendo, no ar, moléculasde combustível e de oxigênio, não há combustão nesse caso. Três explicações diferentes foram propostas para isso:I. As moléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio estão em equilíbrio químico e, por isso, não reagem. Página 3 de 8
  4. 4. PROF. ARRUDA QUÍMICA ASSUNTO: CINÉTICA QUÍMICAII. À temperatura ambiente, as moléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio não têm energia suficiente para iniciar a combustão.III. As moléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio encontram-se tão separadas que não há colisão entre elas.Dentre as explicações, está correto apenas o que se propõe ema) I.b) II.c) III.d) I e II.e) II e III.9. A irradiação de micro-ondas vem sendo utilizada como fonte de energia para determinadas reações químicas, emsubstituição à chama de gás convencional.Em um laboratório, foram realizados dois experimentos envolvendo a reação de oxidação do metilbenzeno com KMnO4 emexcesso. A fonte de energia de cada um, no entanto, era distinta: irradiação de micro-ondas e chama de gás convencional.Observe, no gráfico abaixo, a variação da concentração de metilbenzeno ao longo do tempo para os experimentos:Observe, agora, a equação química que representa esses experimentos:Para o experimento que proporcionou a maior taxa de reação química, determine a velocidade média de formação de produto,nos quatro minutos iniciais, em g.L-1.min-1.Em seguida, calcule o rendimento da reação.10. O aumento da frota de carros no Brasil tem, como consequência direta, o aumento da emissão de poluentes na atmosfera.A fim de minimizar essa problemática, os carros novos trazem um conversor catalítico, que é colocado no tubo deescapamento. O catalisador usado nesse conversor é formado de superfícies hexagonais com grande área, tipo colmeias,impregnadas com metais Pd, Rh e Mo, onde ocorrem as reações de conversão dos gases de escapamento, conforme ilustradoa seguir. Página 4 de 8
  5. 5. PROF. ARRUDA QUÍMICA ASSUNTO: CINÉTICA QUÍMICAA respeito do catalisador automotivo, identifique as afirmativas corretas:( ) Aumenta a velocidade da reação de conversão dos reagentes gasosos.( ) Aumenta a variação da entalpia de conversão dos reagentes gasosos.( ) Apresenta alta eficiência, quando aumenta a emissão de óxido nítrico.( ) Diminui a energia de ativação da reação de conversão dos reagentes gasosos.( ) Apresenta alta superfície de contato, promovendo maior interação entre os reagentes. Página 5 de 8
  6. 6. PROF. ARRUDA QUÍMICA ASSUNTO: CINÉTICA QUÍMICAGabarito:Resposta da questão 1:[C]A reação do éster com o peróxido de hidrogênio libera a energia que excita o corante. Em umatemperatura mais baixa, esta liberação de energia será favorecida e a luz apresentará maior duração.Quanto maior o grau de agitação das moléculas do corante, maior a liberação de energia. Numatemperatura mais baixa, o grau de agitação das moléculas do corante é menor e, consequentemente, aluz emitida será menos intensa.Resposta da questão 2:[C]Análise das afirmativas:1. Verdadeira. A velocidade de remoção de sujeiras (à base de gorduras) de uma roupa é aumentada em altas temperaturas, pois nessa condição há maior frequência de choques entre as moléculas.2. Verdadeira. O processo de solubilização da sujeira envolve interação entre a parte hidrofóbica do tensoativo e a gordura, deixando a parte hidrofílica exposta na superfície que interage com o solvente fazendo ligações de hidrogênio.3. Falsa. A maior eficiência de lavagem em temperaturas mais altas implica na elevação do número de choques entre as moléculas.4. Verdadeira. Em temperaturas superiores à temperatura de fusão de gorduras da sujeira, a velocidadede remoção é aumentada, em função da maior superfície de contato.Resposta da questão 3:[E]A transformação do CO ocorre com uma energia de ativação menor na presença de Au/Fe2O3.Resposta da questão 4:[E]Teremos:2 H2O2 (aq)  2 H2O(aq) + O2 (g) →2 H2O2 (gasta) : 2 H2O (forma) : 1 O2 (forma)Então:Resposta da questão 5:[D] Página 6 de 8
  7. 7. PROF. ARRUDA QUÍMICA ASSUNTO: CINÉTICA QUÍMICAOs catalisadores dos automóveis são formados por uma espécie de "colmeia" metálica ou cerâmica que éimpregnada por uma mistura de paládio-ródio no caso de veículos a gasolina ou de paládio-molibdêniopara veículos a álcool.Esses dispositivos convertem gases nocivos, como os óxidos de nitrogênio (NOx) e o monóxido decarbono (CO), em substâncias menos prejudiciais à saúde como CO2 (gás carbônico) e N2 (gásnitrogênio).Reações, as que são catalisadas em um conversor catalítico automotivo:2CO( g) + 2NO( g) → 2CO2( g) + N2( g)2NO( g) → N2( g) + O2( g)2CO( g) + O2( g) → 2CO2( g)Resposta da questão 6:[B]Análise das alternativas:a) Incorreta: a reação de combustão do palito de fósforo não é espontânea, pois o palito acende ao ser atritado sobre uma superfície áspera.b) Correta: a reação química mais rápida, entre duas reações, é aquela que apresenta menor energia de ativação.c) Incorreta: a reação de combustão do palito de fósforo é exotérmica.d) Incorreta: a energia de ativação não deve ser muito grande para que a combustão do palito de fósforo ocorra.e) Incorreta: o palito de fósforo só acende se a energia fornecida pelo atrito for igual ou maior do que aenergia de ativação.Resposta da questão 7:[D]De acordo com a figura temos duas etapas de reação, uma rápida (energia de ativação menor) e umalenta (energia de ativação maior). O gráfico que melhor explica o processo é:Resposta da questão 8:[B]Dentre as explicações, está correto apenas o que se propõe em II, ou seja, à temperatura ambiente, asmoléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio não têm energia de ativação suficiente parainiciar a combustão.Resposta da questão 9:De acordo com o gráfico temos a seguinte variação no consumo de reagente: 2,0 – 1,2 = 0,8 mol.L−1. Página 7 de 8
  8. 8. PROF. ARRUDA QUÍMICA ASSUNTO: CINÉTICA QUÍMICAProduto formado: 0,8 mol.L−1Massa molar do produto: 12 x 7 + 6 x 1 + 16 x 2 = 122 g.mol−1.Δ m = 0,8 × 122 g.mol-1 = 97,6 gΔ T = 4 minutos.Cálculo da velocidade média de formação de produto: ∆m 97,6 gv= = = 24,4 g.min−1 ∆T 4 min.Cálculo do rendimento:2,0 mol.L−1 100 % −10,8 mol.L X%X = 40 %Resposta da questão 10:V – F – F – V – V.Análise das afirmativas:(V) Afirmativa correta: aumenta a velocidade da reação de conversão dos reagentes gasosos;(F) Afirmativa incorreta: não altera a variação da entalpia de conversão dos reagentes gasosos;(F) Afirmativa incorreta: apresenta alta eficiência quando diminui a emissão de óxido nítrico;(V) Afirmativa correta: diminui a energia de ativação da reação de conversão dos reagentes gasosos;(V) Afirmativa correta: apresenta alta superfície de contato, promovendo maior interação entre osreagentes. Página 8 de 8

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