[QUIMICA] Cinetica
December 26, 2017 | Autor: Charles Alves | Categoria: N/A
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CINÉTICA QUÍMICA - IME Exercícios Resolvidos 1. (IME-02) Considere a seguinte reação: 2A + B → C A partir dos dados fornecidos na tabela abaixo, calcule a constante de velocidade da reação e o valor da concentração X. Considere que as ordens de reação em relação aos reagentes são iguais aos respectivos coeficientes estequiométricos. Teste
Concentração de Concentração A mol / L de B mol / L
1 2 3
10 X 15
Velocidade da reação mol / L.s v 2v 13.500
X 20 30
Solução De acordo com o enunciado, a lei de velocidade é v = k .[A]2.[B] Teste 1: v = k . 102 . x → v = k . 100 . x Teste 2 . 2v = k . x2. 20 Dividindo as relações, obtemos 0,5 = 5 / x → x = 10 mol/L. Teste 3: 13500 = k . 152 . 30 → k = 2 L2.mol-2.s-1 2. (IME-05) O propeno pode ser obtido através da reação de isomerização do ciclopropano, conforme apresentado na reação abaixo: (g)
(g)
O estudo teórico da cinética, considerando diferentes ordens para esta reação, fornece as seguintes equações: [ ∆ ] = 0,100 − kt, se a reação for de ordem zero; ⎛ [∆] ⎞ In⎜ ⎟ = −kt, ⎝ 0,100 ⎠
se a reação for de primeira ordem; e
1 1 − = kt, [ ∆] 0,100 se a reação for de segunda ordem,
onde k é a constante de velocidade. Seguindo este estudo, foram obtidos dados experimentais da concentração de
0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03
‐2,1 ‐2,3 In [∆]
[∆]
ciclopropano [∆ ] ao longo do tempo t, apresentados nos gráficos abaixo em três formas diferentes. Considerando as informações mencionadas, determine a expressão da velocidade de reação para a isomerização do ciclopropano.
‐2,5 ‐2,7 ‐2,9 ‐3,1
0
5
10
15
Tempo (mín)
20
25
‐3,3
0
5
10
15
Tempo (mín)
20
25
CINÉTICA QUÍMICA - IME 25
1/[∆]
20 15 10 5 0
0
5
10
15
20
25
Tempo (mín)
Solução Possibilidades: a) Ordem zero – Gráfico Concentração molar x tempo deveria ser uma reta. b) Primeira ordem -Gráfico logaritmo neperiano x tempo deveria ser uma reta. c) Segunda ordem – Gráfico Inverso da concentração molar x tempo deveria ser uma reta. De acordo com os dados do problema, onde apenas um gráfico é uma reta, podemos garantir que a reação é de primeira ordem. Portanto a expressão da velocidade é v = k [ ∆ ] . 3. (IME-06) Para a reação A + B → C foram realizados três experimentos, conforme a tabela abaixo: [B] mol/L 0,10
Velocidade de reação mol/(L.min)
I
[A] mol/L 0,10
II
0,20
0,20
8 ,0 × 10 −3
III
0,10
0,20
4 ,0 × 10 −3
Experimento
2 ,0 × 10 −3
Determine: a) a lei da velocidade da reação acima; b) a constante de velocidade; c) a velocidade de formação de C quando as concentrações de A e B forem ambas 0,50 M. Solução Lei de velocidade: v = k × [A]a × [ B]b
a) Comparando‐se as linhas dos experimentos I e III, vemos que quando dobramos a concentração de B, a velocidade também duplica. Logo b =1 Comparando‐se as linhas dos experimentos II e III, vemos quando dobramos a concentração de A, a velocidade também duplica. Logo a =1
b) Experimento 1: k =
2 ,0 × 10 −3 L = 0 ,2 0 ,1 × 0 ,1 mol × min
c) Calculando a velocidade para as novas concentrações: mol v = 0 ,2 × 0 ,5 × 0 ,5 = 0 ,05 = 5 ,0 × 10 − 2 L min
CINÉTICA QUÍMICA - IME Exercícios Propostos 04. (IME-07) Para a reação hipotética A + B → Produtos, tem-se os seguintes dados: A (MOL L−1 )
B (MOL L−1 )
v (MOL L−1H −1 )
10,00
10,00
100,00
Considerando a mesma reação, verificou-se também a seguinte correlação: A (MOL L−1 )
B (MOL L−1 )
v (MOL L−1H −1 )
10 α
β
αβ α α
onde α e β são, respectivamente, as ordens da reação em relação a A e a B. Sabendo que α / β = 10,0, determine: a) a constante de velocidade k; b) os valores numéricos das ordens parciais e global da reação. 05. (IME-08) A um reator isotérmico com capacidade de 100 L são adicionados 10 mols do gás X e 15 mols do gás Y, ocorrendo formação do gás Z segundo a reação elementar.
X(g) + Y(g) → Z(g) A tabela abaixo apresenta dados cinéticos da reação, onde ω representa a diferença entre as velocidades das reações direta e inversa. Determine a concentração máxima de Z que pode ser obtida. Tempo (min) 0 10
X (mol) 10 8
ω (mol.L-1.min-1) 0,450 0,212
06. (IME-08) Para a reação genérica aA → bB + cC, analise os cinco casos abaixo.
CINÉTICA QUÍMICA - IME Considere que [A]0 = concentração molar inicial de A; VA = velocidade de reação; ki = constante de velocidade no i-ésimo caso; Ea = energia de ativação; e T = temperatura absoluta. A partir das informações contidas nos gráficos, assinale a alternativa correta.
07. (IME-09) Considere a seqüência de reações e o perfil energético associados ao processo de oxidação do dióxido de enxofre.
A alternativa que apresenta corretamente os compostos no estágio II, o catalisador e a lei de velocidade para a reação global é
Gabarito 04. a) v = k × [A] × [ B] b) c)
k = 0 ,2
L mol × min
v = 5 ,0 × 10 − 2
05. 0,04 mol/L 06. C 07. C
mol L × min
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