química química na abordagem do cotidiano

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1 Capítulo 4 Fatores que afetam a rapidez 1 Respostas dos exercícios ESSENCIAIS 1 Na combustão, há consumo de gás oxigênio: combustível 1 O # CO 1 H O Isso provoca redução da [O ] no local da queima. O vento substitui o ar com baixa [O ] por outro, com maior [O ], o que acarreta aumento da velocidade da reação de combustão. Ao abanar, substituímos o ar que está no interior da churrasqueira, que tem baixa [O ], por outro, com maior [O ], o que aumenta a velocidade da combustão. 3 Alternativa A. Dentre as concentrações de ácido apresentadas, a maior é a que aparece na alternativa A. 6 Alternativa A. A afirmação I é correta, pois quanto maior a frequência de colisões intermoleculares (entre as moléculas), maior a velocidade de uma reação. A afirmação II é correta, pois quanto maior a energia cinética das moléculas reagentes, maior a frequência de colisões envolvendo moléculas com energia maior que a energia de ativação. A afirmação III é correta, pois a formação do complexo ativado (estado de transição) depende da correta orientação geométrica das moléculas, na colisão. 7 Alternativa A. Reagentes Estado de transição rodutos 8 Alternativa D. Entalpia (kj/mol) A B [A B ] AB H 60 kj/mol Avanço da reação 9 Alternativa C. Energia/kJ H Caminho da reação kj 00 kj kj DH kj 00 kj DH kj

2 Capítulo 4 Fatores que afetam a rapidez 10 Alternativa D. Já que o atrito fez com que a reação se iniciasse, concluímos que a energia fornecida por esse atrito é igual ou superior à energia de ativação. Como a reação se sustenta em andamento, após iniciada, concluímos que é exotérmica, pois a energia liberada permite que as moléculas que ainda não reagiram adquiram energia igual ou superior à energia de ativação. (Além disso, sabemos que combustões são exotérmicas.) 11 Alternativa B. Endotérmica V DH. O a) b) c) d) e) H 0 Energia R R R R R 0 (Caminho da reação) (R reagentes; produtos) 1 Alternativa A. A reação é exotérmica e tem energia de ativação não nula. 13 Alternativa C. Energia x 5 kj 80 kj x 55 kj Coordenada de reação 15 Alternativa E. O aumento da temperatura provoca aumento da energia cinética média das moléculas. Como decorrência, aumenta, a cada segundo, a quantidade de colisões entre moléculas possuidoras de energia superior à de ativação, ou seja, aumenta a frequência de choques efetivos entre moléculas reagentes. 16 O enunciado dá a entender que ocorre uma reação entre o material da mancha e o vinagre. ara aumentar a velocidade dessa reação, pode-se usar água quente (aumento de temperatura) ou colocar mais vinagre na mesma quantidade de água (aumento da concentração de reagente). Ambos os procedimentos aumentam a frequência de colisões efetivas. 17 Como a temperatura da água fervente é maior na panela de pressão, o alimento estará submetido, nela, a uma temperatura mais alta. Essa maior temperatura provoca o aumento da velocidade s envolvidas no cozimento do alimento. 18 Alternativa E. O cozimento das batatas e o grelhar da carne envolvem reações s cuja velocidade depende, respectivamente, da temperatura da água em ebulição e da temperatura da chapa metálica (ou fundo de panela). Ao passar para fogo alto, a temperatura de ebulição da água não se alterará, mas a da chapa irá aumentar. Assim, a velocidade de cozimento das batatas não mudará, mas a do grelhar da carne aumentará, reduzindo, neste caso, o tempo de preparo.

3 Capítulo 4 Fatores que afetam a rapidez 3 19 Alternativa A. O aumento da velocidade acarreta redução do tempo necessário para o consumo dos reagentes. 1 Temperatura Velocidade 5 C v 15 C v 5 C 4 v 35 C 8 v a) duas vezes. b) quatro vezes. c) oito vezes. a) A vitamina C é consumida na reação com o O. Sua concentração decresce com o passar do tempo. Esse decréscimo é mais rápido a uma temperatura maior, pois a velocidade da reação é maior. Teor de vitamina C Refrigerador Armário Tempo b) Uma substância adicionada a um alimento não pode ser tóxica, não pode reagir com o alimento, não pode ter gosto, cheiro ou aspecto ruim nem pode prejudicar as características do produto alimentício. 3 Devemos usar o açúcar comum, pois, possuindo cristais menores, apresenta maior superfície de contato. (ode-se encarar, também, da seguinte maneira: se o açúcar cristal for mais triturado, ele se aproximará do tamanho de grão do açúcar comum. Essa trituração adicional do açúcar cristal aumenta a sua superfície de contato.) 4 A camada de sabão impede o contato do metal com o ar, ou seja, reduz a superfície de contato entre reagentes da reação que produz ferrugem: ferro 1 água 1 oxigênio # ferrugem Assim, a velocidade da formação de ferrugem é diminuída. 6 Alternativa D. As lascas apresentam maior superfície de contato com o ar do que a tora. 7 Alternativa D. Considerando que um dos fatores envolvidos na deterioração é a reação com O do ar, podemos afirmar que, no que diz respeito à superfície de contato, a fruta em pedaços reagirá mais rapidamente. Considerando que as reações envolvidas no apodrecimento têm sua rapidez alterada pela temperatura, a fruta exposta ao sol se deteriorará mais rapidamente. 8 Alternativa C. H 1 (aq) 1 Fe (s) # H (g) 1 Fe 1 (aq) Os fatores envolvidos na diferença de velocidade nos três sistemas são superfície de contato (maior em 3) e temperatura (maior em e 3). O número de bolhas de H em 30 s é um indicador de que as velocidades de reação seguem a ordem: v 1, v, v 3.

4 Capítulo 4 Fatores que afetam a rapidez 4 9 Alternativa C. Reação I: v. v 1 devido à maior temperatura no experimento. Reação II: v 4. v 3, pois, em solução aquosa, todos os íons dos reagentes estão aptos a reagir. Já no caso do pó, apenas os íons da superfície podem reagir. (O pó reagiria mais rápido do que pedaços grandes, mas não é essa a comparação em questão.) 30 Alternativa B. A camada de graxa (apolar) impede que a água (polar) tenha contato com o ferro. 31 Alternativa D. F - Se o comprimido estiver em pedaços, terá maior superfície de contato. F - A variação da temperatura modifica a velocidade da reação. V - A velocidade de dissolução depende da área de contato do sólido com o solvente. F - A energia de ativação não varia com a temperatura. 3 Alternativa C. O cubo de 4 cm de aresta tem 6 faces, cada qual com área igual a (4 cm). Assim, a área total desse cubo é: A total 5 6? A face 5 6? (4 cm) 5 96 cm Os 8 cubos, cada qual com aresta cm e com área da face ( cm), têm uma área total de: A total 5 8? 6? A face 5 8? 6? ( cm) 5 19 cm A área total dos 8 cubos (19 cm ) é duas vezes maior do que a área do cubo maior (96 cm ). Outro raciocínio é perceber que são necessários 3 cortes para dividir o cubo maior em 8 cubos menores. Cada corte duplica a área das faces paralelas ao plano de corte. Assim, a área total é duplicada, porque se duplica a área de cada uma das 6 faces. 34 Alternativa C. Com catalase, a [H O ] decresce mais rapidamente do que na sua ausência. 35 Alternativa B. Comparação de temperaturas: IV 5 I, III 5 II. Catalisador presente só em II. Comparação de concentração: IV, I 5 III 5 II. O efeito desses fatores sobre a velocidade conduz à seguinte ordem: v IV, v I, v III, v II. Assim, a correspondência é: C 1 - v II C - v III C 3 - v I C 4 - v IV ou seja: v I - C 3 v II - C 1 v III - C v IV - C 4

5 Capítulo 4 Fatores que afetam a rapidez 5 36 Alternativa D. A reação catalisada tem menor energia de ativação. O patamar dos reagentes e o dos produtos não se alteram na presença de catalisador. 37 Alternativa B. (reação catalisada) 60 kcal 0 kcal 40 kcal 80 Energia/kcal reagentes produtos Reação catalisada Avanço da reação 38 Alternativa B. A energia de ativação da reação direta sem catalisador é 0 kcal.