CINÉTICA QUÍMICA

1. O que você deve saber sobre CINÉTICA QUÍMICA A cinética química estuda a rapidez com que as reações ocorrem e também os fatores que podem afetá-la. As colisões entre as moléculas que reagem permitem explicar a existência de reações rápidas e lentas.

2. I. Teoria das colisões TEORIA DAS COLISÕES CINÉTICA QUÍMICA

3. II. Determinação da velocidade da reação ∆quantidade = módulo da variação da concentração do reagente ou do produto Vm= velocidade da reação |∆quantidade| ∆tempo Vm= ∆tempo = intervalo de tempo CINÉTICA QUÍMICA

4. III. Fatores que afetam a velocidade da reação Efeito da concentração sobre a velocidade da reaçãoClique aqui para ver a animação. • Concentração • Pressão • Superfície de contato e tamanho das partículas • Temperatura CINÉTICA QUÍMICA

5. III. Fatores que afetam a velocidade da reação Catalisador Efeito do catalisador sobre a velocidade da reaçãoClique aqui para ver a animação. CINÉTICA QUÍMICA

6. IV. Gráficos de entalpia e energia de ativação GRÁFICO DE ENTALPIA: REAÇÃO EXOTÉRMICA ∆H < 0 CINÉTICA QUÍMICA

7. IV. Gráficos de entalpia e energia de ativação GRÁFICO DE ENTALPIA: REAÇÃO ENDOTÉRMICA ∆H > 0 CINÉTICA QUÍMICA

8. V. Determinação da equação da velocidade [R] = concentração molar dos reagentes k= constante de velocidade n = ordem dos reagentes v= k [R]n CINÉTICA QUÍMICA

9. Observe os dados: [NO2]: concentração de NO2 em mol/L. [CO]: concentração de CO em mol/L. v: velocidade de reação em um determinado instante V. Determinação da equação da velocidade • Entre os experimentos 1 e 2, a [CO] dobrou e a velocidade não foi modificada. • A velocidade da reação não depende da [CO]. • Entre os experimentos 2 e 3, a [NO2] dobrou e a velocidade quadruplicou. • Velocidade aumenta quatro vezes quando dobra a [NO2]. CINÉTICA QUÍMICA

10. CO: ordem zero NO2: 2ª ordem k [CO]0 • [NO2]2 k [NO2]2 V. Determinação da equação da velocidade A equação da velocidade da reação: ou v = v = Ordem da reação: 2ª ordem (0 + 2) CINÉTICA QUÍMICA

11. Equação da velocidade não coincide com a estequiometria da reação (1 mol de NO2 e 1 mol de CO): Reação (etapas intermediárias): V. Determinação da equação da velocidade Então, v = k [NO2]2 CINÉTICA QUÍMICA

12. V. Determinação da equação da velocidade CINÉTICA QUÍMICA

13. 1 (Uerj) Uma mistura gasosa ideal de propano e ar é queimada a uma pressão constante, gerando 720 litros de CO2 por hora, medidos a 20 °C. Sabe-se que o propano e o ar encontram-se em proporção estequiométrica. Determine a velocidade média de reação da mistura em relação ao ar, considerando a composição do ar 21% de O2‚ e 79% de N2, em volume. Dados: massas moleculares em g/mol O = 16,00; N = 14,00; C = 12,00 EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: CINÉTICA QUÍMICA — NO VESTIBULAR

14. 3 (UFSCar-SP) O primeiro veículo lançador de satélites (VLS) desenvolvido no Brasil foi destruído por um incêndio, em 22 de agosto de 2003, causando a morte de 21 engenheiros e técnicos. O incêndio ocorreu devido à combustão do combustível sólido da aeronave, atingindo temperaturas da ordem de 3.000 °C. Suponha que um ônibus espacial utilize um combustível sólido constituído de alumínio em pó, perclorato de amônio (NH4ClO4) e o catalisador óxido de ferro (III). Durante a decolagem, o Fe2O3 catalisa a reação entre NH4ClO4 e Al, resultando nos produtos sólidos Al2O3 e AlCl3 e gasosos NO e H2O. a) Escreva a equação química, devidamente balanceada, da reação que ocorre durante a decolagem desse ônibus espacial. b) O gráfico a seguir apresenta as curvas de uma reação que ocorre na presença e na ausência de um catalisador. Relacione os segmentos A e B com as energias correspondentes e a dependência dos mesmos com o catalisador. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: 3 NH4ClO4 + 3 Al  Al2O3 + AlCl3 + 3 NO + 6 H2O RESPOSTA: Segmento A: Energia de ativação da reação catalisada. A energia de ativação é menor na presença do catalisador. Segmento B: Variação de entalpia, que não depende do catalisador. CINÉTICA QUÍMICA — NO VESTIBULAR

15. 5 (Unifesp) Estudos cinéticos da reação entre os gases NO2 e CO na formação dos gases NO e CO2 revelaram que o processo ocorre em duas etapas: I. NO2(g) + NO2(g)  NO(g) + NO3(g) II. NO3(g) + CO(g) NO2(g) + CO2(g) O diagrama de energia da reação está esquematizado a seguir. a) Apresente a equação global da reação e a equação da velocidade da reação que ocorre experimentalmente. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: CINÉTICA QUÍMICA — NO VESTIBULAR

16. 5 b) Verifique e justifique se cada afirmação a seguir é verdadeira: I. A reação em estudo absorve calor. II. A adição de um catalisador, quando o equilíbrio é atingido, aumenta a quantidade de gás carbônico. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: Falsa, pois, pelo gráfico, observa-se que os produtos têm menor energia que os reagentes; portanto, a reação é exotérmica (ocorre com liberação de calor). RESPOSTA: Falsa, pois o catalisador não desloca o equilíbrio; não afeta o rendimento. Apenas faz com que a reação entre em equilíbrio mais rapidamente. CINÉTICA QUÍMICA — NO VESTIBULAR

17. 8 (Unifesp)Para neutralizar 10,0 mL de uma solução de ácido clorídrico, foram gastos 14,5 mL de solução de hidróxido de sódio 0,120 mol/L. Nesta titulação ácido-base foi utilizada fenolftaleína como indicador do ponto-final da reação. A fenolftaleína é incolor no meio ácido, mas torna-se rosa na presença de base em excesso. Após o final da reação, percebe-se que a solução gradativamente fica incolor, à medida que a fenolftaleína reage com excesso de NaOH. Nesse experimento, foi construído um gráfico que representa a concentração de fenolftaleína em função do tempo. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS CINÉTICA QUÍMICA — NO VESTIBULAR

18. 8 a) Escreva a equação da reação de neutralização e calcule a concentração, em mol/L, da solução de HCl. RESPOSTA: EXERCÍCIOS ESSENCIAIS CINÉTICA QUÍMICA — NO VESTIBULAR

19. b) Calcule a velocidade média de reação de decomposiçãoda fenolftaleína durante o intervalo de tempo de 50 segundos iniciais de reação. Explique por que a velocidade de reação não é a mesma durante os diferentes intervalos de tempo. 8 EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: CINÉTICA QUÍMICA — NO VESTIBULAR