Cinética química: como estudar os fatores que interferem na velocidade das reações?

Transcrição

1 CINÉTICA QUÍMICA: COMO ESTUDAR OS FATORES QUE INTERFEREM NA VELOCIDADE DAS REAÇÕES? ORIENTADOR METODOLÓGICO Cinética química: como estudar os fatores que interferem na velocidade das reações? Objetivos de aprendizagem: Conceituar velocidade média e relacionar cinética química com cálculo estequiométrico; Compreender os fatores que interferem na velocidade de uma reação química; Expressar a lei de velocidade de uma reação química; 1) A ) C 3) E 4) A Determinar a energia de ativação. Praticando: 5) a) A limalha de ferro tem superfície de contato maior que a barra de ferro, reagindo mais rapidamente. b) O níquel atua como catalisador, diminuindo a energia de ativação da reação e, consequentemente, aumentando a sua velocidade. 6) a) A lanterna II apresentará chama mais inten- mente granulado) possui maior superfície de contato do que o da lanterna I, resultando em uma maior velocidade da reação de formação de acetileno. Assim, a queima de uma maior quantidade de acetileno por unidade de tempo faz com que a chama da lanterna II seja mais intensa. b) A lanterna II se apagará primeiro, pois o carbure- sendo totalmente consumido em menos tempo. 7) B 8) C 9) a) V = k x [H O ] x [I - ] x [H + ] b) Porque a reação não é elementar. 10) a) V = k x [HBr] x [O ] b) 0, mol 11) Aumenta 9 vezes 1) a) 3 a ordem. b) K = 0,384 L x mol - x s -1 13) a) Aumenta 4 vezes. b) Aumenta vezes. c) Aumenta 7 vezes. 14) F V F F V F 15) B 16) B Aprofundando: 17) 5g/min 0g/min 15g/min 1,5g/min 18) = 3,0 x 10-4 mol x L -1 x s -1 19) D 0) A 1) C ) D 3) B 4) A 5) A 6) D 7) A 1 EMQUI04

2 CINÉTICA QUÍMICA: COMO ESTUDAR OS FATORES QUE INTERFEREM NA VELOCIDADE DAS REAÇÕES? 8) Taxa de formação de ácido lático: 1,5 x 10 - mmol/l x s. 9) V = 0,05 mol/min de O. 30) V = 48 mol/h. 31) a) V = 0,005 mol/min b) V = 0,005 mol/min c) V = 0,006 mol/min (HBr) e V = 0,003 mol/min (Br ) 3) I, pois a inclinação da reta é maior. 33) a) V = k x [NO ] x [O 3 ] b) A velocidade duplica. 34) Como as ordens de reação são iguais ao res- [B] 1 Substituindo dados do teste 3, temos: = k k = L. mol -. s -1 Substituindo os dados dos testes e 3, temos: (1) V =. 10. X 1 () V =. X. 0 1 V =. X. 0 Igualando as equações 1 e :. 10. X =. X x = x = 0x x = 10 mol/l b) A curva I corresponde à reação com o alumínio em pó. A curva II corresponde à reação com o alumínio em placas. Esta associação ocorre porque o alumínio pulverizado, devido a sua maior superfície de contato, reagirá mais rapidamente. 40) v = k [H ] x [IC ] 41) Expressão da velocidade: v = k [HBr] [NO ]; logo, a ordem global é igual a. Mecanismo I. Na etapa lenta, as ordens de reação do HBr e do NO são iguais às obtidas experimentalmente. 4) D 43) a) Como a velocidade média permanece constante no intervalo de tempo entre 0 e 14 min, a velocidade inicial é dada por: V 1 = -([H ] [H ] inicial ) / (t t inicial ) = (3 10) / (14-0) = 0,5mol/L.min. b) Após 10 min de reação, [H ] = 5 mol/l Como H + I HI, [HI] após 10 min = 10 mol/l 35) a) X: a ordem; Y: 1 a ordem. b) Aumenta 18 vezes. 36) C 37) A 38) A 39) a) Tomando 1 L como referência de volume: Curva I: 0,6 mol x L -1 produzido em 1 min v 1 = 0,6 mol x L -1 x min -1 Curva II: 0, mol produzido em 1 min v = 0, mol x L -1 x min -1 Razão: 0,6 0, = 3 EMQUI04

3 EQUILÍBRIO QUÍMICO: DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO E CÁLCULO DE PH ORIENTADOR METODOLÓGICO Equilíbrio químico: deslocamento de equilíbrio e cálculo de ph Objetivos de aprendizagem: Compreender quando uma reação reversível está em equilíbrio químico; Expressar a constante de equilíbrio em função das concentrações molares e em função das pressões parciais Estudar os fatores que provocam o deslocamento de um equilíbrio químico; Calcular o grau e a constante de ionização e de dissociação; 1) C ) D 3) E 4) D 5) C 6) A Determinar os valores de ph e poh. Praticando: 7) K c = 5,0 x 10 - mol/l; K p = 3,17 atm 8) (UERJ) A 9) H (g) + I (g) HI(g) 0,50 M 0,50 M 0,0M -x -x + x (0,50 - x) M (0,50 - x) M xm K = c [HI] [H ] [I ] x 0,39 M = (x) x 0,50 - x (0,50 - x) 10) a) t = 400 milissegundos e no equilíbrio as concentrações das espécies presentes não mais se alteram. b) Kc = [FeSCN + ]/[Fe +3 ].[SCN] = (5x10 3 )/(8x10 3 ). (x10 3 ) = 31,5. 11) D 1) B 13) A reação direta é exotérmica porque o aumento da temperatura diminuiu a constante de equilíbrio neste sentido, favorecendo a reação inversa e indicando que a reação inversa é endotérmica. 14) C 15) A 16) A 17) (UNICAMP) A concentração máxima de nico- por volta de 10 minutos e é de 0 ng/ml. Isso corresponde a 0 x 10 9 /16 mol/ml, ou x 10-7 mol/l. A concentração de H + no sangue quando o ph é 7,4 é, aproximadamente, 10-7,4 mol/l, ou seja, 4 x 10-8 mol/ L, um valor menor que x 10-7 mol/l, que é a concentração total de nicotina no sangue. b) A constante de equilíbrio da reação é dada por K= [nicotina][h + ]/[nicotina-h + ], ou seja, 1,0 x 10-8 /4 x 10-8 = [nicotina]/[nicotina-h + ] 0,5 = [nicotina]/[nicotina-h + ] 0,5 x [nicotina-h + ] = [nicotina] 18) D 19) A 0) B 1) E [H ] = [I ] = 0,50-0,39 = 0,11M [HI] = x 0,39 = 0,78 M ) C 3 EMQUI05

4 EQUILÍBRIO QUÍMICO: DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO E CÁLCULO DE PH 3) D 4) B 5) B 6) E 7) A Aprofundando: 8) a) A expressão da constante de equilíbrio para a reação acima é: K = [NH 3(g) ] / [N (g) ] [H (g) ] 3 Substituindo-se pelas concentrações de equilíbrio, encontra-se o valor da constante: K = (0,15) /(0,15)(1) 3 = 0,15 b) 1 mol de N (g) mols NH 3(g) Logo: 8g de N produzirão x17g de NH 3 = 34g 9) (UNICAMP) B 30) (ENEM) D 31) (ENEM) B 3) B 33) D 34) A 35) B 36) E 37) D 38) D 39) (UERJ) A 40) (ENEM) D 41) B 4) a) O ácido mais fraco é o HClO, pois apresenta menor constante de ionização. b) É o equilíbrio III, pois se o valor do equilíbrio é ambos os reagentes são maiores que as concentrações dos produtos. 43) a) K b = [NH 4+ ]x[oh -] /[NH 4 OH] b) O equilíbrio será deslocado para a esquerda, diminuindo o ph da solução. c) K b ; M = 0,0 mol/l d) 00 x 0,0 = M x 800 M = 0,005 mol/l 44) a) Adição de C (s) não altera o equilíbrio, pois sua concentração é constante. b) Equilíbrio desloca-se para a direita, pois o aumento de temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica. c) Adição de catalisador não desloca equilíbrio. 45) E 46) Ácido carbônico, ácido acético e ácido cítrico. 47) I) a) K a = 1,69 x 10-5 b) ph =,89 II) a) Não se altera. b) ph = 3,89 48) [ H + ] X / [ H + ] Y = ) (UERJ) [OH-] = 10- poh = - log 10- = ph = 14 - ph = 1 A concentração diminuirá. Os íons H+ do ácido irão reagir com os íons OH- do meio, formando água. O equilíbrio irá se deslocar para a direita e a amônia será consumida. 50) E 51) A 5) C 53) E 54) D EMQUI05 4

5 EQUILÍBRIO QUÍMICO: DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO E CÁLCULO DE PH 55) E 56) C 57) a) K a = [H + ]x[c H 3 O ] / [HC H 3 O ] b) [OH - ] 10-1 mol.l -1 poh = 1 ph = 13 58) B 59) B 60) a) N. b) Nenhuma. c) Ambas as concentrações aumentam; d) [H ] aumenta e [NH 3 ] diminui. 61) a) K c =, b) A reação é exotérmica porque, quando ocorre uma elevação da temperatura ( entre t 4 e t 5 ), observa-se a diminuição da concentração de produto (N O 4 ), mostrando que o equilíbrio é deslocado no sentido da formação do reagente (NO ). 6) a) AA + H O AA + H 3 O + b) Ki = [AA ].[H 3 O + ]/[AA] c) Ácido acetilsalicílico: C 9 H 8 O 4. Massa molar: 180 g/mol. n = massa/massa molar = 0,540/180 = 0,003 mol [AA]i = n/v = 0,003/1,5 = 0,00 mol/l Ki = [AA ].[H 3 O + ]/[AA] = x.x/[aa] :. 3,.10 4 = x²/.10 3 :. x = mol/l. d) ph = log[h+] = log(8.10-4) = 8 salicílico, neste ph, estará na sua forma não ionizada principalmente. 63) a) Teste número 1. Porque o sentido direto da reação é favorecido por temperaturas menores e pressões maiores. b) Q = [SO 3 ]²/[SO ]².[O ] = 0²/1².1,6 = 50 Como Q = K c a 1000 C, o sistema está em equilíbrio químico. 5 EMQUI05

6 EQUILÍBRIO QUÍMICO: DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO E CÁLCULO DE PH EMQUI05 6

7 ELETROQUÍMICA: PILHAS E ELETRÓLISE ORIENTADOR METODOLÓGICO Eletroquímica: pilhas e eletrólise Objetivos de aprendizagem: Conceituar oxidação, redução e número de oxidação; Reconhecer reações de oxirredução associadas ao número de oxidação e aprender a balanceá-las; Reconhecer as características para a formação de uma pilha; Interpretar e calcular a ddp e a medida da força oxidante e redutora; Conceituar eletrólise ígnea e em solução aquosa e analisar as semirreações e reação global da eletrólise. Praticando: 1) E ) B 3) A 4) E 5) C 6) C 7) E 8) C 9) A 10) C 11) D 1) A 13) E 14) B 15) B 16) A 17) B 18) a) Arranjo 1, pois o arranjo está montado três. Quanto maior a corrente elétrica fornecida, maior será a massa depositada. b) s. 19) B Aprofundando: 0) B 1) C ) D 3) V - F - F - V - F 4) A 5) Cu + + Fe 0 Cu 0 + Fe ddp = +0,34 + 0,44 = + 0,78 V 6) ddp = 0,76 + 0,34 = 0 V Massa de Ag depositada: 108 g.mol-1 0,01 mol.l-1 0,5 L = 0,54 g No anodo da pilha: Zn0 (s) Zn+ (aq) + eno catodo da eletrólise: Ag+ (aq) + e- Ag0 (s) 1 mol de Zn (s) fornece elétrons para a deposição de mols de Ag (s). 65,5 g Zn 16 g Ag x 0,54 g x = 0,164 g 7) A 8) E 9) D 30) E 31) C 7 EMQUI06

8 ELETROQUÍMICA: PILHAS E ELETRÓLISE 3) B 33) B 34) A 35) C 36) a) Cr e Cr(s) (aq) b) Manganês. 37) E 1 : +1,5 V E : 0,1 V E 3 : 0,094 V EMQUI06 8

9 Lantanídeos Actinídeos Metais Semimetais Ametais Halogênios Gases Nobres Estrôncio Magnésio Lítio Be 9 1 Mg 4 0 Ca Sr Cálcio 7 87 Fr (3) Frâncio 56 Ba Ra (6) Rádio Rutherfódio 55 Cs 133 Césio Bário 37 Rb 85,5 Rubídio Potássio 11 Na 3 19 K 39 Escândio 1 Sc Y 89 7 Hf 178,5 104 Rf (61) Háfnio Ítrio Zircônio Ti Zr 91 Titânio Vanádio 3 V Nb Ta Db 6 Dúbnio Seabórgio 106 Sg (63) Tântalo Tungstênio 74 W 184 Nióbio Molibdênio 4 Cr 5 4 Mo 96 Tecnécio Cromo Manganês 5 Mn Tc (98) 75 Re Bh (6) Bóhrio 108 Hs (65) Hássio Meitenério Rênio 76 Os 190 Ósmio Rutênio 6 Fe Ru 101 Ferro 7 Co Rh Ir Mt (68) Darmstádio Irídio Ródio Cobalto 8 Ni 58,5 46 Pd 106,5 78 Pt Ds (81) Platina Paládio Níquel 9 Cu 63,5 47 Ag Au Uuh (80) Ouro Mercúrio Prata Cádmio Cobre 30 Zn 65,5 48 Cd 11,5 80 Hg 00,5 11 Ununtrio (85) Uus Zinco Sódio Alumínio Berílio 5 B Al 7 31 Ga In Ti Uut (84) Ununquádio 114 Uuq (89) 115 Uup 71 Tálio Chumbo 8 Pb 07 Bismuto Índio Estanho 50 Sn 119 Antimônio Gálio Germânio 14 Si 8 3 Ge 7,5 Arsênio Silício Boro Carbono 6 C 1 Nitrogênio N P As Sb 1 83 Bi Po (09) Polônio 5 Te 17,5 Telúrio 34 Se 79 Selênio Fósforo Enxofre 8 O S 3 Oxigênio 9 F Cl 35,5 35 Br I At (10) Astato Radônio 86 Rn () Íodo Xenônio 54 Xe 7 Bromo Criptônio 36 Kr 84 Cloro Argônio 18 Ar 40 Flúor 10 Ne 7 Neônio He 4 57 La Ac 7 Actínio Latânio 58 Ce Th 3 Tório Protactínio Cério Praseodímio 59 Pr Pa 31 Neodímio 60 Nd U 38 Urânio Netúnio Promécio 61 Pm (145) 93 Np 37 Plutônio Samário Európio 6 Sm Pu (44) Amerício 63 Eu Am (43) Gadolínio 64 Gd Cm (47) Cúrio Berquélio 65 Tb Bk (47) Califórnio Térbio Disprósio 66 Dy 16,5 98 Cf (51) Einstênio 67 Ho Es (5) Hólmio 68 Er Fm (57) Férmio Mendelévio Érbio 69 Tm Md (58) Nobélio Túlio 70 Yb No (59) Laurêncio SÍMBOLO massa atômica aproximada Intérbio 71 Lu Lr (6) NOME Lutécio 1,0 1,5 0,9 0,8 0,8 0,7 1, 1,0 1,0 0,9 0,7 0,9 1, 1,4 1,4 1,6 1,6 1,6 1,8 1,5 1,7 1,5 1,8 1,8 1,8 1,6 1,6 1,7 1,5 1,7 1,8 1,8 1,8 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, Roentgênio Hélio I A II A III B IV B V B VI B VII B VIII B I B II B Rg Coperníco Cn Ununpentio o Ununhéxio III A IV A V A VI A VII A Ununséptio Ununóctio 1,1 H Li 57 a a 103,,,,,,,4 7 77,0,5 1,8 1,8 3,0 3,5,1,0,5,4,1 4,0 3,0,8,5,0, VIII A 118 Uuo 93 1,5 1,5 Hidrogênio grupo período ,5 Atômico Número gatividade eletronegatividade