[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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