1) O documento apresenta um resumo de um curso de química com questões sobre mecanismos de reações, catalisadores e cinética química. 2) As questões abordam tópicos como etapas de reações, energia de ativação, leis de velocidade, diagramas de energia e representação gráfica de concentrações em função do tempo. 3) O documento fornece informações sobre reações químicas para que os alunos possam responder às questões objetivas sobre os principais conceitos de química

1. CURSO DE QUÍMICA PROF.: RENÉ DOS REIS BORGES
01 – (ITA - 2010) Considere o seguinte mecanismo de reação A) o uso de um catalisador aumentará a energia liberada pela
genérica: reação.
B) o uso de um catalisador diminuirá a energia liberada pela
A4+ + B2+ → A3+ + B3+ (etapa lenta) reação.
A4+ + B3+ → A3+ + B4+ (etapa rápida) C) o uso do catalisador, para aumentar a velocidade da reação,
C+ + B4+ → C3+ + B2+ (etapa rápida) é mais efetivo na segunda etapa.
D) a primeira etapa é a que determina a velocidade da reação.
Com relação a este mecanismo, assinale a opção ERRADA. E) a terceira etapa é a que determina a velocidade da reação.
a) A reação global é representada pela equação C+ + 2A4+ → 04 – (UFMG - 2009) O propeno, CH3 – CH = CH2, ao reagir
C3+ + 2A3+. com o brometo de hidrogênio, HBr, produz uma mistura de
b) B2+ é catalisador. dois compostos – o brometo de n-propila, CH3 – CH2 – CH2Br,
c) B3+ e B4+ são intermediários da reação. e o brometo de isopropila, CH3 – CHBr – CH3.
d) A lei de velocidade é descrita pela equação v = k[C+ ][A4+ ]. As reações responsáveis pela formação desses compostos estão
e) A reação é de segunda ordem. representadas nestas duas equações:
02 – (UEL - 2010) A investigação do mecanismo de reações Reação I
tem contribuído na compreensão de muitos processos químicos CH3 – CH = CH2 + HBr CH3 – CH2 – CH2Br
desenvolvidos em laboratório de pesquisa. A reação genérica ∆H= – 150 kJ / mol
A → D é uma reação não elementar e seu mecanismo está Brometo de n-propila
representado no gráfico a seguir: Reação II
CH3 – CH = CH2 + HBr CH3 – CHBr – CH3
∆H= – 160 kJ / mol
Brometo de isopropila
Sabe-se que a velocidade da reação II é maior que a da reação
I.
Comparando-se essas duas reações, é CORRETO afirmar que,
na II,
a) a energia de ativação é maior.
b) a energia do estado de transição é menor.
Analise o gráfico e assinale a alternativa correta. c) a energia dos reagentes é maior.
d) a energia liberada na forma de calor é menor.
a) A etapa C → D é a determinante da velocidade da reação
A → D. 05 – (UFPB - 2010) Os óleos vegetais (ésteres de ácidos
b) Na reação A → D estão envolvidas quatro reações carboxílicos insaturados) podem ser convertidos em gorduras,
elementares. por exemplo, a margarina, através de uma reação de
c) No decorrer da reação ocorre a formação de seis substâncias hidrogenação. Essa reação ocorre entre o óleo líquido e
intermediárias. hidrogênio gasoso na presença de um catalisador sólido. O
d) A expressão da velocidade da reação A → D é v = k [A]. diagrama de energia correspondente a essa reação é
e) As substâncias B e C são catalisadores da reação A → D. apresentado a seguir.
03 – (UFG - 2009) Uma das formas de representar
mecanismos de reações químicas é apresentado no gráfico a
seguir, que representa as várias etapas de uma reação.
Considerando essas informações, identifique as afirmativas
corretas:
I. A reação de hidrogenação libera calor.
De acordo com esse gráfico, II. O catalisador é consumido durante a reação.
III. O catalisador diminui a energia de ativação dessa reação.
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IV. A reação de hidrogenação é endotérmica. mais rápido possível, com rendimento máximo, consumo
V. O catalisador torna a reação mais lenta. energético mínimo e com a menor geração de resíduos tóxicos
para a obtenção de um produto estável. Reações hipotéticas
06 – (UFC - 2010) Metano (CH4) é o gás produzido a partir da para obtenção de um mesmo produto (P) de interesse industrial
biomassa, e a sua queima na indústria, para obtenção de estão representadas nos gráficos seguintes, que estão em
energia térmica, corresponde à seguinte reação: escalas iguais para as grandezas correspondentes. Identifique a
alternativa que corresponde à reação que no tempo t atinge a
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) concentração máxima de um produto estável, a partir dos
reagentes R.
Se a velocidade de consumo do metano é 0,01 mol min–1,
assinale a alternativa que corretamente expressa o número de
moles de CO2 produzido durante uma hora de reação.
A) 0,3 B) 0,4 C) 0,5 D) 0,6 E) 0,7
07 – (UFMG - 2009) A reação de decomposição do pentóxido
de dinitrogênio, N2O5, que produz dióxido de nitrogênio, NO2,
e oxigênio, O2, foi realizada num recipiente de 1 litro, à
temperatura de 25 oC.
1. ESCREVA a equação balanceada que representa essa
reação.
2. Analise este gráfico, em que está representada a
concentração do N2O5 em função do tempo, ao longo dessa
reação:
No início da reação, a concentração dos produtos é igual a
zero.
Considerando essas informações, TRACE, diretamente no 09 – (Unifesp - 2008) Para neutralizar 10,0 mL de uma solução
gráfico acima, a curva que representa a concentração do NO2 de ácido clorídrico, foram gastos 14,5 mL de solução de
produzido em função do tempo. hidróxido de sódio 0,120 mol/L. Nesta titulação ácido-base foi
utilizada fenolftaleína como indicador do ponto final da reação.
3. Considere, agora, o tempo transcorrido para que a A fenolftaleína é incolor no meio ácido, mas se torna rosa na
concentração inicial do N2O5 se reduza à metade. presença de base em excesso. Após o final da reação, percebe-
se que a solução gradativamente fica incolor à medida que a
Calcule a velocidade média de consumo do N2O5, nesse fenolftaleína reage com excesso de NaOH. Neste experimento,
intervalo de tempo. foi construído um gráfico que representa a concentração de
(Deixe seus cálculos indicados, explicitando, assim, seu fenolftaleína em função do tempo.
raciocínio.)
08 – (Ufscar - 2009) Diversos processos industriais envolvem
reações químicas, que devem ocorrer de forma controlada e
otimizada para gerar lucros. O processo ideal deveria ser o
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3. CURSO DE QUÍMICA PROF.: RENÉ DOS REIS BORGES
ausência de um catalisador. Nos dias de hoje, pentóxido de
vanádio (V2O5) é utilizado para este fim:
SO2(g) + 2(g) SO3(g)
A respeito da reação acima, é INCORRETO afirmar que:
A) a oxidação do dióxido de enxofre é uma reação exotérmica.
B) a presença de V2O5 diminui ainda mais o valor de ∆Ho,
favorecendo a reação.
C) o aumento da concentração de SO2 no reator levará a um
aumento da velocidade de produção do trióxido de enxofre.
a) Escreva a equação da reação de neutralização e calcule a
D) o aumento da concentração de O2 no reator levará a um
concentração, em mol/L, da solução de HCl.
aumento da velocidade de produção do trióxido de enxofre.
b) Calcule a velocidade média de reação de decomposição da
E) no processo, cada átomo de enxofre transfere dois elétrons
fenolftaleína durante o intervalo de tempo de 50 segundos para o oxigênio.
iniciais de reação. Explique por que a velocidade de reação não
é a mesma durante os diferentes intervalos de tempo. 12 – (UnB - 2010) Além do airbag, será obrigatória a
instalação, nos automóveis fabricados no Brasil, de
10 – (Fuvest - 2010) Um estudante desejava estudar, escapamento que contenha catalisadores. Nesse dispositivo,
experimentalmente, o efeito da temperatura sobre a velocidade metais como platina (Pt), ródio (Rh) e paládio (Pd) catalisam
de uma transformação química. Essa transformação pode ser reações e convertem gases tóxicos, tais como CO, NO e NO2,
representada por: presentes na emissão dos motores de combustão, em espécies
menos tóxicas e menos agressivas ao meio ambiente. Algumas
A+B P das reações que ocorrem nos catalisadores de automóveis são
Após uma série de quatro experimentos, o estudante apresentadas a seguir.
representou os dados obtidos em uma tabela:
Número do experimento I. 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)
II. 2NO(g) N2(g) + O2(g)
1 2 3 4
III. 2NO2(g) N2(g) + 2O2(g)
o
Temperatura ( C) 15 20 30 10
Massa de catalisador (mg) 1 2 3 4 Considerando essas informações, julgue os itens (certo ou
errado).
Concentração inicial de A (mol/L) 0,1 0,1 0,1 0,1
Concentração inicial de B (mol/L) 0,2 0,2 0,2 0,2 • Em seus estados fundamentais, a platina, o ródio e o paládio
Tempo decorrido até que a têm o mesmo número de camadas ocupadas por seus elétrons.
transformação se completasse 47 15 4 18
(em segundos) • A função desempenhada por um catalisador é a de aumentar a
energia cinética das moléculas reagentes, de forma que a
barreira da energia de ativação possa ser mais facilmente
Que modificação deveria ser feita no procedimento para obter
superada.
resultados experimentais mais adequados ao objetivo proposto?
• A função desempenhada nos automóveis pelos
a) Manter as amostras à mesma temperatura em todos os metais mencionados é semelhante à desempenhada pelas
experimentos. enzimas nos organismos.
b) Manter iguais os tempos necessários para completar as
transformações. 13 – (Unifesp - 2010) Em uma aula de laboratório de química,
c) Usar a mesma massa de catalisador em todos os foram realizados três experimentos para o estudo da reação
experimentos. entre zinco e ácido clorídrico. Em três tubos de ensaio
rotulados como I, II e III, foram colocados em cada um 5,0 .
d) Aumentar a concentração dos reagentes A e B. 10–3 mol (0,327 g) de zinco e 4,0 mL de solução de ácido
e) Diminuir a concentração do reagente B. clorídrico, nas concentrações indicadas na figura. Foi anotado
o tempo de reação até ocorrer o desaparecimento completo do
11 – (PUC-RJ - 2010) O produto comercial vendido sob o metal. A figura mostra o esquema dos experimentos, antes da
nome de ácido sulfúrico apresenta 98%, em massa, de H2SO4 e adição do ácido no metal.
é um líquido incolor e oleoso, de ponto de ebulição elevado
(340 oC). A etapa crítica na produção do ácido sulfúrico é a
oxidação de SO2 a SO3, a qual, mesmo sendo favorável
termodinamicamente (∆Ho = –100 kJ mol−1), é lenta na
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(D) v = k [CO(g)]1[Cl2(g)]2; k = 18,8 L2⋅mol–2⋅s–1
(E) v = k [CO(g)]1[Cl2(g)]1; k = 0,28 L2⋅mol–2⋅s–1
15 – (UFRGS - 2010) Considere a reação a seguir, que está
a) Qual experimento deve ter ocorrido com menor tempo de ocorrendo a 556 K.
reação? Justifique.
2HI(g) → H2(g) + I2(g)
b) Determine o volume da solução inicial de HCl que está em
excesso no experimento III. Apresente os cálculos efetuados. Essa reação tem a sua velocidade monitorada em função da
concentração, resultando na seguinte tabela.
14 – (Unesp - 2009) O gás cloreto de carbonila, COCl2 [HI] (mol L–1) Veloc. (mol L–1 s–1)
(fosgênio), extremamente tóxico, é usado na síntese de muitos 0,01 3,5 × 10–11
compostos orgânicos. Conhecendo os seguintes dados
coletados a uma dada temperatura: 0,02 14 × 10–11
Nessas condições, o valor da constante cinética da reação em
L mol–1 s–1, é:
Experimento Concentração inicial Velocidade a) 3,5 × 10–11. b) 7,0 × 10–11. c) 3,5 × 10–9.
(mol.L–1) inicial d) 3,5 × 10–7. e) 7,0 × 10–7.
CO(g) C12(g) (mol
COCl2CO(g) 16 – (UFV - 2009) Considere as seguintes afirmativas:
I. A elevação da temperatura de uma reação química aumenta a
Cl ⋅L–1⋅s–1) energia cinética média das moléculas reagentes, aumentando,
com isso, a velocidade da reação.
II. Os catalisadores alteram a variação da entalpia (∆H) da
reação, diminuindo sua energia de ativação.
1 0,12 0,20 0,09
III. Uma reação que ocorre em várias etapas tem a etapa lenta
2 0,24 0,20 0,18
como determinante da velocidade da reação.
3 0,24 0,40 0,72
IV. A velocidade de uma reação de primeira ordem independe
da concentração do reagente.
A expressão da lei de velocidade e o valor da constante k de
velocidade para a reação que produz o cloreto de carbonila, Está CORRETO o que se afirma apenas em:
CO(g) + Cl2(g) → COCl2(g), são, respectivamente:
a) II e IV. b) I e III. c) I e IV. d) II e III.
17 – (UFG - 2010) O gráfico a seguir representa o estudo
(A) v = k [CO(g)]1 + [Cl2(g)]2; k = 0,56 L2⋅mol–2⋅s–1 cinético de uma reação R → P.
(B) v = k [CO(g)]2[Cl2(g)]1; k = 31,3 L2⋅mol–2⋅s–1
(C) v = k [Cl2(g)]2; k = 2,25 L2⋅mol–2⋅s–1
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Sabendo-se que o consumo do reagente se dá conforme a
equação [R] = 1/t, e a formação do produto pela equação [P] =
1 – 1/t, com t, o tempo, em segundos,
a) determine o instante, em segundos, em que a concentração
dos reagentes é igual à dos produtos;
Para o experimento que proporcionou a maior taxa de reação
b) represente o gráfico do estudo cinético após a adição de um
química, determine a velocidade média de formação de
catalisador.
produto, nos quatro minutos iniciais, em g.L-1.min-1.
Em seguida, calcule o rendimento da reação.
18 – (UFMS - 2010) A equação a seguir ilustra a reação de
transformação do dióxido de carbono em monóxido de
20 – (Ufu 2011) De modo a diminuir a poluição e a
carbono, muito importante para a indústria siderúrgica.
concentração de gases nocivos à saúde e ao meio ambiente nos
C(s) + CO2(g) ↔ 2CO(g) ∆H = 174 kJ/mol de carbono
grandes centros urbanos, a indústria automobilística americana,
em meados dos anos 1970, começou a fabricar os primeiros
Como envolve gases, a constante de equilíbrio dessa reação
carros equipados com catalisadores como itens de série (no
pode ser expressa como:
Brasil, os primeiros carros equipados com catalisadores
Kp = (pCO) 2 / (pCO2), em que “p” é a pressão parcial do gás.
surgiram em 1992 e, somente a partir de 1997, o equipamento
A respeito desse equilíbrio, analise as proposições a seguir e
foi adotado em todos os veículos produzidos no país). O
assinale a(s) correta(s).
catalisador também impulsionou a utilização da gasolina sem
chumbo (chumbo tetraetila), visto que a gasolina com chumbo
(Use: Massa Molar em g/mol: C = 12).
contamina o agente catalisador usado no conjunto, destruindo
sua utilidade e levando-o a entupir, além dos danos que o
(001) Na transformação de 4,8 g de carbono em CO, são
chumbo provoca à saúde humana.
consumidos 69,6 kJ.
(002) A soma das pressões (pCO)2 com (pCO2) é igual à
Em um catalisador automotivo, ocorrem várias reações
pressão total do sistema.
químicas, sendo uma das mais importantes:
(004) A adição de carbono sólido não altera o equilíbrio, pois
1
sua concentração é constante. CO ( g) + O2 ( g) → CO2 ( g)
(008) Trata-se de uma reação de combustão, consequentemente 2
de um processo exotérmico.
(016) A velocidade da reação direta é dada por: v = K[C] · Dados:
[CO2] C ( grafite ) + O2 ( g ) → CO2 ( g) ΔH = −94,1 Kcal
1
19 – (Uerj 2011) A irradiação de micro-ondas vem sendo C ( grafite ) + O2 ( g ) → CO ( g ) ΔH = −26,4 Kcal
2
utilizada como fonte de energia para determinadas reações
químicas, em substituição à chama de gás convencional. Baseado no texto e na reação acima, responda:
Em um laboratório, foram realizados dois experimentos a) Identifique se a reação é endotérmica ou exotérmica a partir
envolvendo a reação de oxidação do metilbenzeno com do cálculo da variação de sua entalpia.
KMnO4 em excesso. A fonte de energia de cada um, no b) Explique qual a função do catalisador automotivo no
entanto, era distinta: irradiação de micro-ondas e chama de gás desenvolvimento da reação (velocidade), na energia de
convencional. ativação e na variação da entalpia da reação de decomposição
do monóxido de carbono.
Observe, no gráfico abaixo, a variação da concentração de c) Cite e explique um impacto ambiental da liberação do gás
metilbenzeno ao longo do tempo para os experimentos: carbônico pelos automóveis, apontando duas maneiras de
minimizar tal impacto.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
O aquecimento global pode ser considerado como o legado
mais duradouro da história da humanidade. Estima-se que os
impactos climáticos decorrentes da liberação do dióxido de
carbono e de outros gases na atmosfera terrestre provenientes,
na sua maior parte, da queima de combustíveis fósseis, vão
durar mais do que a existência da civilização humana desde seu
aparecimento até os dias de hoje.
21 – (Ufrj 2011) A figura a seguir apresenta projeções,
Observe, agora, a equação química que representa esses resultantes de simulações computacionais, da concentração de
experimentos: dióxido de carbono, em ppm, na atmosfera terrestre até o ano
de 2200.
As projeções dependem do aumento anual da velocidade de
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emissão de dióxido de carbono. 22 – (Unb 2011) A partir dessas informações, julgue os itens a
seguir.
a) A concentração dos reagentes e a temperatura são fatores
que afetam a velocidade de uma reação química, uma vez que,
para ocorrer uma reação, é necessário que as moléculas dos
reagentes se aproximem de modo que seus átomos possam ser
trocados ou rearranjados na estrutura molecular.
b) A reação cujos dados estão representados na tabela do texto
corresponde a uma reação de segunda ordem.
23 – (Ufc 2010) A tabela abaixo apresenta os resultados
obtidos para o estudo cinético de uma reação química
a) Determine a velocidade média de emissão do dióxido de elementar genérica na forma aA + bB + cC → D + E.
carbono entre os anos de 2020 e 2050 para o pior cenário de
emissão apresentado no gráfico. Experimento [A] [B] [C] velocidade da
b) Sabe-se que a massa total de ar na atmosfera é de reação / mol L–1 s–1
1 0,10 0,10 0,10 8,0 x 10– 4
5 × 1021g . Calcule a quantidade (em kg) de dióxido de
2 0,20 0,10 0,10 1,6 x 10–3
carbono que estaria presente na atmosfera terrestre no ano de 3 0,10 0,20 0,10 1,6 x 10–3
2060 usando a projeção em que a velocidade de emissão é 4 0,10 0,10 0,20 3,2 x 10–3
constante.
A partir destes resultados, determine:
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
a) a lei de velocidade da reação.
A cinética química estuda as velocidades das reações químicas,
b) o valor da velocidade da reação quando [A] = [B] = [C] =
a rapidez com que os reagentes são consumidos e os produtos
0,20 mol L-1.
são formados, o modo como as velocidades de reação
respondem a mudanças das condições ou à presença de um
24 – (Ufpr 2010) A reação entre NO e H2, a uma dada
catalisador e a identificação das etapas pelas quais passa uma
temperatura, é descrita pela equação:
reação. Ao se estudarem processos biologicamente
importantes, nota-se que um processo que parece ser lento
2NO(g) + 2H2(g) → N2(g) + 2H2O(g)
pode ser o resultado de muitas etapas rápidas. Processos
fotobiológicos, tais como os responsáveis pela fotossíntese e
Como ocorre redução da pressão no decorrer da reação, a
pelo lento desenvolvimento de uma planta, podem ocorrer em
variação ∆ P(N2) / ∆ t pode ser medida pela diminuição da
cerca de 1 ps. O efeito da ligação de um neurotransmissor
pressão total.
ocorre após, aproximadamente, 1 ms. Uma vez que o gene
Expressão que descreve a lei de velocidade para essa
tenha sido ativado, uma proteína pode surgir em mais ou
reação:
menos 100 s. Em uma visão mais abrangente, algumas das
equações de cinética química são aplicáveis ao comportamento
∆P ( N2 )
de populações inteiras de organismos. Essas sociedades = k.P (H2 ) .P (NO )
a b
mudam em escalas de tempo de 107-109 s. A velocidade inicial ∆t
de uma reação química é definida de acordo com a seguinte
fórmula: r0 = k [ X0 ] , em que r0 é a velocidade inicial da ∆ P(N2) / ∆ t / (torr.s-
a
P0(H2) / P0(NO) /
1
(torr) (torr) )
reação, X0 é a concentração inicial de uma espécie X e o valor
(velocidades iniciais)
a, a ordem da reação que tem constante de velocidade igual a k.
1 289 400 1,60
Pode-se obter um gráfico linear do logaritmo decimal da
2 147 400 0,77
velocidade inicial versus o logaritmo decimal da concentração
3 400 300 1,03
inicial do reagente, por meio da seguinte expressão:
4 400 152 0,25
log10 r0 = k + alog10 [X0 ] .
Com base nessas informações, determine:
A tabela abaixo mostra dados da concentração e da velocidade a) Os valores inteiros que melhor descrevam as ordens de
inicial de reação de uma espécie X. reação a e b.
b) A unidade da constante de velocidade, k.
[X0 ](mol ⋅ L−1 ) r0 (mol ⋅ L−1 ⋅ s−1 )
0,0001 0,1 25 – (Unicamp 2010) Uma equipe do Instituto Nacional de
0,001 1,0 Pesquisas Espaciais (INPE) propõe um sistema de captação de
0,01 10,0 gás metano nos reservatórios de usinas hidrelétricas localizadas
na bacia do rio Amazonas (essa proposta está
esquematicamente representada na figura adiante):
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O primeiro passo é a colocação de uma membrana (1) para c) a velocidade inicial da reação quando [NO]= 0,5 mol/L e
impedir que as turbinas (2) das hidrelétricas suguem águas [H2]= 1,0 mol/L.
ricas em metano. Essa membrana seria fixada a boias (3) na
superfície e ancorada no fundo por pesos e, assim, a água que 27 – (Ufop 2010) Considere o gráfico a seguir, que mostra a
entraria nas turbinas viria de camadas superficiais de represa, variação de energia de uma reação que ocorre na ausência e na
com menor concentração de metano. Um sistema de dutos de presença de catalisador.
captação (4) coletaria a água rica em metano no fundo da
represa e a levaria para a extração do gás em um sistema (5)
de vaporização. O metano poderia ser queimado em uma
termelétrica (6), gerando energia limpa e redução de uma
fonte do aquecimento global. Adaptado da Revista n°138.
a) Considerando o texto e a figura a seguir, escreva o
respectivo número em cada um dos círculos da figura, e
explique por que a concentração de metano é maior na região
sugerida pelos pesquisadores.
a) Qual das duas curvas refere-se à reação não catalisada?
b) Qual a função do catalisador nesse processo?
c) Qual a energia do complexo ativado na reação catalisada?
d) Calcule o calor de reação, ∆H, dessa reação.
28 – (Ufg 2010) O estudo da ligação resultante das reações de
b) O texto afirma que a queima do metano na termelétrica gera algumas moléculas com a hemoglobina pode ser feito em
energia e leva a uma redução do aquecimento global. Nesse termos do equilíbrio químico que se estabelece conforme a
contexto, escreva a equação química da combustão do gás reação a seguir.
metano.
LIGANTE + HEMOGLOBINA LIGANTE-HEMOGLOBINA
Explique como essa combustão leva a uma redução do
aquecimento global, tendo como base a equação química e o
A constante de equilíbrio, K, dessa reação é dada pela razão
conhecimento químico.
k1/k2, e as constantes de velocidades,k1 e k2, para os processos
direto e inverso da reação da hemoglobina com alguns ligantes
26 – (Ufop 2010) O óxido nítrico é um poluente atmosférico
constam da tabela a seguir.
que pode ser reduzido na presença de hidrogênio, conforme a
seguinte equação:
LIGANTE k1 (L/moℓ s) k2 (s-1)
2NO(g) + 2H2(g) → N2(g) + 2H2O(g) NO 2,5 x 107 2,5 x 10-5
O2 5,0 x 107 2,0 x 10
A velocidade inicial de formação de N2 foi medida para várias
concentrações iniciais diferentes de NO e H2, e os resultados CO 4,0 x 10 6
1,0 x 10-2
são os seguintes:
Isocianeto de etila 3,0 x 105 2,0 x 10-1
Experimento Nº [NO] [H2] Velocidade inicial Isocianeto de n-butila 2,3 x 105 9,0 x 10-1
(mol/L) (mol/L) (molL-1s-1) Isocianeto de isopropila 5,0 x 104 1,5 x 10-1
1 0,20 0,10 4,92 x 10-3 Isocianeto de tercbutila5,0 x 103 4,0 x 10-1
2 0,10 0,10 1,23 x 10-3 PROC. NATL. ACAD. SCI. USA, 1978 75(5), 2108-2111.
3 0,10 0,20 2,46 x 10-3 [Adaptado].
4 0,05 0,40 1,23 x 10-3
Com base nas informações acima, responda:
Fazendo uso desses dados, determine: a) Qual das moléculas forma uma ligação mais estável com a
hemoglobina? Justifique.
a) a equação de velocidade para a reação; b) Por que o comportamento cinético dos isocianetos é
b) o valor da constante de velocidade da reação; diferente das demais moléculas da tabela?
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8. CURSO DE QUÍMICA PROF.: RENÉ DOS REIS BORGES
Justifique.
29 – (Uerj 2009) Em 1860, Louis Pasteur, ao estudar o
crescimento do fungo 'Penicillium glaucum', constatou que
esse microrganismo era capaz de metabolizar seletivamente
uma mistura dos isômeros ópticos do tartarato de amônio,
consumindo o isômero dextrogiro e deixando intacto o isômero
levogiro. O tartarato é o ânion divalente do ácido 2,3-diidroxi-
butanodioico, ou ácido tartárico.
Um químico, ao reproduzir o experimento de Pasteur, utilizou,
inicialmente, 150 g de uma mistura racêmica de tartarato de
amônio. O gráfico a seguir apresenta a variação da massa dessa
mistura em função do tempo de duração do experimento.
a) Calcule a velocidade inicial da reação.
b) Calcule a concentração de iodeto de hidrogênio após 10
minutos de reação.
GABARITO
01) D 02) A 03) C 04) B 05) I – III 06) D
07) » Gabarito:
1) N2O5 (g) → 2 NO2 (g) + ½ O2 (g)
2) A cada 1 mol de N2O5 (g) consumido, teremos 2 mol de
NO2 (g) formado.
Calcule a massa de d-tartarato remanescente após dez horas do
início do experimento. Em seguida, apresente, em linha de
ligação ou bastão, a fórmula estrutural do tartarato de amônio.
30 – (Ufrj 2009) Um dos métodos de preparação de iodeto de
hidrogênio com alto grau de pureza utiliza a reação direta entre
as substâncias iodo e hidrogênio. Num experimento, 20 mols
de iodo gasoso e 20 mols de hidrogênio gasoso foram
colocados em um reator fechado com um volume útil igual a 2
litros. A mistura foi aquecida até uma determinada
temperatura, quando ocorreu a reação representada a seguir.
Considere a reação irreversível.
H2(g) + l2(g) → 2Hl(g) 3) Vm = │∆[N2O5 (g)] │ / ∆ t Vm = 1,5 mol/L / 11 h
Vm = 0,14 mol / L . h
No experimento, a variação da concentração de H2 (g) com o 08) E
tempo de reação foi medida e os dados foram representados no 09) a) A equação que representa a reação de neutralização
gráfico a seguir: entre HCl e NaOH é:
HCl + NaOH → NaCl + H2O
A concentração do ácido pode ser determinada por meio da
seguinte relação:
CA × VA = CB × VB
CA × 10,0 = 0,120 × 14,5
CA = 0,174 mol/L.
b) A velocidade média da reação de decomposição da
fenolftaleína durante os 50 s iniciais é, em módulo:
Vm = (∆[fenolftaleína] / ∆t)
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Vm = [3 × 10-3 – 5 × 10–3) / 50]
Vm = 4,0 × 10–5 mol/L × s
Ao longo da reação, ocorre variação na concentração de
reagentes, e uma vez que a velocidade é dependente dessa
concentração, a velocidade não é constante.
10) C 11) B
12) E E C
13) a) O experimento que deve ter ocorrido com menor tempo
de reação é o de número II, pois o zinco apresenta maior
superfície de contato, e o ácido tem a maior concentração.
b) A reação entre zinco e ácido clorídrico pode ser
representada por:
Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(aq)
e, de acordo com a proporção molar entre Zn e HCl (1 : 2), Produto formado: 0,8 mol.L−1
seria necessário 1,0 · 10–2 mol HCl para reagir com 5,0 · 10–3 Massa molar do produto: 12 x 7 + 6 x 1 + 16 x 2 = 122
mol Zn. Levando-se em conta o fato de que a solução de ácido g.mol−1.
no experimento III tem concentração de 4 mol/L, seria
necessário um volume de: Cálculo da velocidade média de formação de produto:
4 mol HCl __________ 1 L solução Δ m = 0,8 × 122 g.mol-1 = 97,6 g
1,0 · 10–2 mol HCl __________ V Δ T = 4 minutos.
V = 2,5 · 10–3 L = 2,5 mL. ∆m 97,6 g
Uma vez que foram adicionados 4,0 mL de HCl, podemos v= = = 24,4 g.min−1
∆T 4 min.
deduzir que existe um excesso de 1,5 mL.
14) D 15) D 16) B
17) a) [R] = [P], portanto: Cálculo do rendimento:
A) 2,0 mol.L−1 100 %
0,8 mol.L−1 X%
b) Com a adição do catalisador, o instante em que as
concentrações dos reagentes e produtos se igualam é menor do X = 40 %
que 2s, ou seja, menor do que t2.
20) a) De acordo com a Lei de Hess “A variação de entalpia
de uma reação química depende apenas dos estados inicial e
final, não importando o caminho da reação.” Dessa forma,
pode-se proceder a soma das reações de maneira a obter a
equação desejada. Para tanto, deve-se manter a primeira reação
e multiplicar a segunda por -1, ou seja, invertê-la. Cancelam-se
as sub
C ( grafite ) + O2 ( g) → CO2 ( g) ΔH = −94,1 kcal
1
CO ( g) → C ( grafite ) + O2 ( g ) ΔH = +26,4 kcal
2
18) 001 + 004 = 005
_________________________________________
1
CO ( g) + O2 ( g) → CO2 ( g)
19) De acordo com o gráfico temos a seguinte variação no
ΔH = − 67,7 kcal
consumo de reagente: 2,0 – 1,2 = 0,8 mol.L−1. 2
A entalpia da reação pedida é -67,7 kcal, então a
reação é exotérmica.
b) O catalisador automotivo tem a função de acelerar a reação.
Isso acontece porque o catalisador altera o mecanismo da
reação de modo que a energia de ativação da reação cm esse
novo mecanismo seja menor que a energia de ativação da
reação sem o catalisador. Esse fato pode ser ilustrado da
seguinte forma:
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10. CURSO DE QUÍMICA PROF.: RENÉ DOS REIS BORGES
b) Incorreto. A reação cujos dados estão representados na
tabela do texto corresponde a uma reação de primeira ordem
(r0 = k [ X0 ] .
1
)
Suponhamos uma reação de primeira ordem dada por: X →
produtos. Então, recorrendo ao cálculo, teremos a relação
K
matemática: log[X] = − t + log[X]0 , onde [X] é a
2,303
concentração do reagente em um tempo t qualquer e [X]0 é a
concentração inicial do reagente (para t = 0).
A equação anterior expressa a equação de uma reta: y = mx +
b, onde log[X] = y e t = x.
Então quando representamos graficamente log[X] em função
de t, obtemos, para uma equação de primeira ordem, uma reta
De acordo com a Lei de Hess, a entalpia de uma de inclinação (– K/2,303).
reação não depende do mecanismo que ela ocorre, somente do
estado inicial e final. Sendo assim, o catalisador não interfere Analogamente, teremos: log10 r0 = k + log10 [X0 ] .
na entalpia da reação, já que os estados inicial e final na reação 23) a) Como v = k[A]a[B]b[C]c. A partir da tabela teremos:
catalisada e na não catalisada são os mesmos.
8,0 x 10– 4 = k(0,10)a(0,10)b(0,10)c
c) O gás carbônico é um dos responsáveis pelo efeito estufa, 1,6 x 10– 3 = k(0,20)a(0,10)b(0,10)c
um importante processo para manter as condições de vida na 1,6 x 10– 3 = k(0,10)a(0,20)b(0,10)c
Terra. O excesso dele na atmosfera pode potencializar esse 3,2 x 10– 3 = k(0,10)a(0,10)b(0,20)c
efeito provocando o aquecimento global com diversas
consequências climáticas. Para minimizar a liberação de 8,0 x 10– 4 = k(0,10)a(0,10)b(0,10)c (I)
CO2 , pode-se diminuir a queima de combustíveis fósseis e 1,6 x 10– 3 = k2a(0,10)a(0,10)b(0,10)c (II)
1,6 x 10– 3 = k(0,10)a2b(0,10)b(0,10)c (III)
aumentar as áreas verdes, responsáveis pelo consumo desse gás
3,2 x 10– 3 = k(0,10)a(0,10)b2c(0,10)c (IV)
com liberação de gás O2 .
De II e I, vem:
21) a) No pior cenário de emissão teremos um aumento anual 2a = 2 ⇒ a = 1
de velocidade de emissão de 3%.
(780 − 480) De (III) e (I), vem:
Vmédia = = 10 ppm / ano
(2050 − 2020) 2b = 2 ⇒ b = 1
b) Mantendo-se a velocidade de emissão constante teremos um De (IV) e (I), vem:
aumento anual de velocidade de emissão de 0%. 2c = 4 ⇒ 2c = 22 ⇒ c = 2
Então,
[CO2 ]2060 = 400 ppm.
1 ppm = 1 mg de CO2 / kg de ar. 8,0 x 10– 4 = k(0,10)1(0,10)1(0,10)2
k = 8 L3 mol-3 s-1
400 × 106 × 5 × 1021 × 1× 103 = 2 × 1015 kg de CO2 em 2060.
Teremos: v = 8[A]1[B]1[C]2.
22) Análise dos itens: b) v = 8[A]1[B]1[C]2 ⇒ v = 8(0,20)1(0,20)1(0,20)2 = 1,28 x 10-2
mol L–1 s–1.
a) Correto. A concentração dos reagentes e a temperatura são
fatores que afetam a velocidade de uma reação química, uma 24) a) Utilizando os dados da tabela, teremos:
vez que, para ocorrer uma reação, é necessário que as
moléculas dos reagentes se aproximem de modo que seus ∆P ( N2 )
= k.P (H2 ) .P (NO )
a b
átomos possam ser trocados ou rearranjados na estrutura
molecular. ∆t
De acordo com a equação de Arrhenius, temos: 1,60 = k.(289)a .(400)b (I)
E
− a 0,77 = k.(147) .(400) a b
(II)
k= A×e RT
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Dividindo (I) por (II): 2,1 = 2a ; portanto, a ~ 1.
c) Para [NO] = 0,5 M e [H2] = 1,0 M, teremos:
1,03 = k.(400) .(300)
a b
(III) vi = k[NO]2[H2] ⇒ vi = 1,23[0,5]2[1,0] ⇒ vi = 0,3 mol.L-1.s-1.
27) a) Curva I, pois apresenta a maior energia de ativação.
0,25 = k.(400) .(152)
a b
(IV)
b) O catalisador diminui a energia de ativação criando
Dividindo (III) por (IV): 4,1 = 2b; portanto, b ~ 2. caminhos alternativos para a reação, ou seja, acelera a reação.
b) Teremos: c) A energia de ativação da reação catalisada (II) será:
Eat (II) = 150 – 100 = 50 kJ.
∆P ( N2 )
= k.P (H2 ) .P (NO )
a b
d) ∆H = HPRODUTOS - HREAGENTES
∆t
∆H = 80 – 100 = - 20 kJ.
torr.s−1 = k.torr1.torr 2 28) a) NO, porque a constante de equilíbrio, K = k1/k2 = 1,0 x
k = torr −2 .s−1 1012 moℓ/L, para sua reação com a hemoglobina é a maior
dentre as reações com os ligantes apresentados. Como o valor
25) a) Teremos: da constante de equilíbrio está relacionada à razão das
quantidades de produtos e reagentes no equilíbrio, o maior
valor de K indica que o NO ligado à hemoglobina é mais
estável em relação aos outros ligantes.
OU
NO, porque apresenta o menor valor de k2, uma vez que essa
constante está relacionada com a rapidez da quebra da ligação
entre o NO e a hemoglobina. Como essa rapidez é muito baixa,
significa que essa ligação é a mais estável dentre os ligantes da
tabela e a hemoglobina.
b) Por causa do maior tamanho/volume das moléculas dos
isocianetos, quando comparado com um ligante de menor
Como a matéria orgânica se acumula no fundo da represa tamanho/volume molecular.
devido à ação da gravidade, a concentração de metano é maior
nesta região. 29) Mistura inicial: 150 g = 75 g do isômero (d) + 75 g do
isômero (ℓ).
b) Representação da equação química da combustão do metano Após dez horas foram consumidos 60 g do isômero (d),
(CH4): restando 15 g desse isômero.
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + H2O(l)
Podemos perceber que a queima de 1 mol de metano produz 1
mol de gás carbônico.
O metano tem menor massa molar (16 g.mol-1) e apresenta
maior velocidade cinética média do que o CO2 (44 g.mol-1). A
partir da mesma quantidade de energia absorvida pelos dois
gases concluímos que a produção de CO2 provocará uma 30) a) Como a velocidade média permanece constante no
diminuição na velocidade cinética média das moléculas na intervalo de tempo entre 0 e 14 min., a velocidade inicial é
atmosfera e um aquecimento menor. dada por:
26) a) Analisando a tabela percebemos que da experiência 2 vi= -([H2]final – [H2]inicial) / (tfinal – tinicial = –(3 – 10) / (14 – 0) =
para a experiência 1 a concentração de NO ([NO]) dobra e a 0,5 mol/L.min.
velocidade da reação quadruplica, isto significa que: [NO]2.
b) Após 10 min. de reação, [H2] = 5 mol/L
Analisando a tabela percebemos que da experiência 2 para a Como H2 + I2 ⇒ 2 HI, [HI]após 10 min. = 10 mol/L
experiência 3 a concentração de H2 ([H2]) dobra e a velocidade
da reação também, isto significa que: [H2]1.
Concluímos que a equação de velocidade para a reação será
dada por: v = k[NO]2 [H2].
b) Utilizando a experiência 2, vem:
v = k[NO]2[H2] ⇒ 1,23 x 10-3 = k(0,10)2(0,10)1 ⇒ k = 1,23.
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