Exercícios cinética química

PROF. ARRUDA QUÍMICA
ASSUNTO: CINÉTICA QUÍMICA

1. Glow sticks ou light sticks são pequenos tubos plásticos utilizados em festas por causa da luz que eles emitem. Ao serem
pressionados, ocorre uma mistura de peróxido de hidrogênio com um éster orgânico e um corante. Com o tempo, o peróxido e
o éster vão reagindo, liberando energia que excita o corante, que está em excesso. O corante excitado, ao voltar para a
condição não excitada, emite luz. Quanto maior a quantidade de moléculas excitadas, mais intensa é a luz emitida. Esse
processo é contínuo, enquanto o dispositivo funciona. Com base no conhecimento químico, é possível afirmar que o
funcionamento do dispositivo, numa temperatura mais baixa, mostrará uma luz
a) mais intensa e de menor duração que numa temperatura mais alta.
b) mais intensa e de maior duração que numa temperatura mais alta.
c) menos intensa e de maior duração que numa temperatura mais alta.
d) menos intensa e de menor duração que numa temperatura mais alta.

2. A utilização de sabões para limpeza data de mais de 4000 anos. Os sabões são constituídos de moléculas anfifílicas, que
contêm uma porção hidrofóbica e uma hidrofílica, e consequentemente atuam como tensoativos. Além da ação física do sabão
no processo de remoção de sujeiras, há também a ação química, em que ocorre reação entre as moléculas anfifílicas e a
sujeira, principalmente gorduras. Mesmo sem conhecimento científico, muitas pessoas constatam que a lavagem com sabão
utilizando água quente é mais eficiente que com água fria. Com relação à ação dos sabões, considere as seguintes afirmativas:

1. A velocidade de remoção de sujeiras (à base de gorduras) de uma roupa é aumentada em altas temperaturas, pois nessa
condição há maior frequência de choques entre as moléculas.
2. O processo de solubilização da sujeira envolve interação entre a parte hidrofóbica do tensoativo e a gordura, deixando a
parte hidrofílica exposta na superfície que interage com o solvente.
3. A maior eficiência de lavagem em temperaturas mais altas implica que a reação entre o tensoativo e a sujeira é um processo
endotérmico.
4. Em temperaturas superiores à temperatura de fusão de gorduras da sujeira, a velocidade de remoção é aumentada, em
função da maior superfície de contato.

Assinale a alternativa correta.
a) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.
b) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.
c) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras.
d) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras.
e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras.

3. Cientistas britânicos identificaram o momento em que a ligação CO, a mais forte entre as moléculas diatômicas, quebra sob
a ação de um catalisador de ouro. O monóxido de carbono (CO) envenena o sangue ao ligar-se à hemoglobina, por impedir o
transporte de oxigênio no corpo. Assim, sua transformação a dióxido de carbono é um processo essencial para aplicações de
preservação da vida, como em submarinos, indústrias de mineração e viagens espaciais. Nessa linha de pesquisa, Graham
Hutchings, Albert Carley e colegas da Universidade de Cardiff investigaram o mecanismo de reação que ocorre em um
catalisador Au/Fe2O3 e descobriram que o CO se dissocia à temperatura ambiente, quando co-adsorvidos com O2.

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2010/December/10121001.asp

A partir desse texto, sob o ponto de vista da química, é correto afirmar que
a) a ligação na molécula de CO é a mais forte porque os átomos que a constituem apresentam grande diferença de
eletronegatividade, atraindo-se mutuamente de maneira intensa.
b) há formação de CO somente em ambientes fechados.
c) a reação de transformação do CO só pode ocorrer à temperatura ambiente porque é um processo exotérmico e por isso não
precisa absorver energia.
d) a adsorção simultânea de CO e O2 levará a uma reação de redução do CO, liberando duas moléculas de O2; o que contribui
para a preservação da vida.
e) Au/Fe2O3 diminui a energia de ativação do estado de transição da reação de transformação do CO.

4. A água oxigenada comercial é uma solução de peróxido de hidrogênio (H2O2) que pode ser encontrada nas concentrações
de 3, 6 ou 9% (m/v). Essas concentrações correspondem a 10, 20 e 30 volumes de oxigênio liberado por litro de H2O2
decomposto. Considere a reação de decomposição do H2O2 apresentada a seguir:

2 H2O2 (aq)  2 H2O(aq) + O2 (g)
→

Qual gráfico representa a cinética de distribuição das concentrações das espécies presentes nessa reação?

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a)

b)

c)

d)

e)

Os automóveis modernos movidos a gasolina são equipados com dispositivos antipoluição, popularmente conhecidos como
“catalisadores”. Os gases que saem do motor são forçados a passar pelo conversor catalítico (catalisador), que contém metais
apropriados como Pt e Rh, os quais aumentam a velocidade de uma série de reações. Dessa forma, alguns gases tóxicos são
transformados em gases não tóxicos (ou menos tóxicos), o que diminui a poluição atmosférica.
Abaixo se tem a representação de reações químicas numeradas de I a V:

I. 2NH3(g) + 2O2(g) → N2O( g) + 3H2O ( g)
II. 2CO( g) + 2NO( g) → 2CO2( g) + N2( g)
III. CO2 ( g ) + 2NO2( g) → C( s ) + 2NO( g) + 2O2( g)
IV. 2NO( g) → N2( g) + O2( g)
V. 2CO( g) + O2( g) → 2CO2( g)

Dessas reações, as que são catalisadas em um conversor catalítico automotivo são as de número
a) I, II e IV
b) I, III e IV
c) II, III e V
d) II, IV e V

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e) I, III, IV e V

6. Um palito de fósforo pode se acender, ao ser atritado ligeiramente sobre uma superfície áspera, como uma lixa das caixas
de fósforos, e entrar em combustão com emissão de luz e de calor.
Uma análise dessas observações permite afirmar corretamente:
a) A reação de combustão do palito de fósforo é espontânea porque possui energia de ativação igual a zero.
b) A reação química mais rápida, entre duas reações, é aquela que apresenta menor energia de ativação.
c) A reação de combustão do palito de fósforo é endotérmica.
d) A energia de ativação deve ser muito grande para que a combustão do palito de fósforo ocorra.
e) O palito de fósforo só acende se a energia fornecida pelo atrito for menor quer a energia de ativação.

7. Um professor de química apresentou a figura como sendo a representação de um sistema reacional espontâneo.

Em seguida, solicitou aos estudantes que traçassem um gráfico da energia em função do caminho da reação, para o sistema
representado.
Para atender corretamente à solicitação do professor, os estudantes devem apresentar um gráfico como o que está
representado em

a)

b)

c)

d)

e)

8. Ao abastecer um automóvel com gasolina, é possível sentir o odor do combustível a certa distância da bomba. Isso significa
que, no ar, existem moléculas dos componentes da gasolina, que são percebidas pelo olfato. Mesmo havendo, no ar, moléculas
de combustível e de oxigênio, não há combustão nesse caso. Três explicações diferentes foram propostas para isso:

I. As moléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio estão em equilíbrio químico e, por isso, não reagem.

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II. À temperatura ambiente, as moléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio não têm energia suficiente para iniciar
a combustão.
III. As moléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio encontram-se tão separadas que não há colisão entre elas.

Dentre as explicações, está correto apenas o que se propõe em
a) I.
b) II.
c) III.
d) I e II.
e) II e III.

9. A irradiação de micro-ondas vem sendo utilizada como fonte de energia para determinadas reações químicas, em
substituição à chama de gás convencional.
Em um laboratório, foram realizados dois experimentos envolvendo a reação de oxidação do metilbenzeno com KMnO4 em
excesso. A fonte de energia de cada um, no entanto, era distinta: irradiação de micro-ondas e chama de gás convencional.

Observe, no gráfico abaixo, a variação da concentração de metilbenzeno ao longo do tempo para os experimentos:

Observe, agora, a equação química que representa esses experimentos:

Para o experimento que proporcionou a maior taxa de reação química, determine a velocidade média de formação de produto,
nos quatro minutos iniciais, em g.L-1.min-1.
Em seguida, calcule o rendimento da reação.

10. O aumento da frota de carros no Brasil tem, como consequência direta, o aumento da emissão de poluentes na atmosfera.
A fim de minimizar essa problemática, os carros novos trazem um conversor catalítico, que é colocado no tubo de
escapamento. O catalisador usado nesse conversor é formado de superfícies hexagonais com grande área, tipo colmeias,
impregnadas com metais Pd, Rh e Mo, onde ocorrem as reações de conversão dos gases de escapamento, conforme ilustrado
a seguir.

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A respeito do catalisador automotivo, identifique as afirmativas corretas:
( ) Aumenta a velocidade da reação de conversão dos reagentes gasosos.
( ) Aumenta a variação da entalpia de conversão dos reagentes gasosos.
( ) Apresenta alta eficiência, quando aumenta a emissão de óxido nítrico.
( ) Diminui a energia de ativação da reação de conversão dos reagentes gasosos.
( ) Apresenta alta superfície de contato, promovendo maior interação entre os reagentes.

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Gabarito:

Resposta da questão 1:
[C]

A reação do éster com o peróxido de hidrogênio libera a energia que excita o corante. Em uma
temperatura mais baixa, esta liberação de energia será favorecida e a luz apresentará maior duração.
Quanto maior o grau de agitação das moléculas do corante, maior a liberação de energia. Numa
temperatura mais baixa, o grau de agitação das moléculas do corante é menor e, consequentemente, a
luz emitida será menos intensa.

[C]

Análise das afirmativas:
1. Verdadeira. A velocidade de remoção de sujeiras (à base de gorduras) de uma roupa é aumentada em
altas temperaturas, pois nessa condição há maior frequência de choques entre as moléculas.
2. Verdadeira. O processo de solubilização da sujeira envolve interação entre a parte hidrofóbica do
tensoativo e a gordura, deixando a parte hidrofílica exposta na superfície que interage com o solvente
fazendo ligações de hidrogênio.
3. Falsa. A maior eficiência de lavagem em temperaturas mais altas implica na elevação do número de
choques entre as moléculas.
4. Verdadeira. Em temperaturas superiores à temperatura de fusão de gorduras da sujeira, a velocidade
de remoção é aumentada, em função da maior superfície de contato.

[E]

A transformação do CO ocorre com uma energia de ativação menor na presença de Au/Fe2O3.

[E]

Teremos:

2 H2O2 (aq)  2 H2O(aq) + O2 (g)
→
2 H2O2 (gasta) : 2 H2O (forma) : 1 O2 (forma)

Então:

[D]

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Os catalisadores dos automóveis são formados por uma espécie de "colmeia" metálica ou cerâmica que é
impregnada por uma mistura de paládio-ródio no caso de veículos a gasolina ou de paládio-molibdênio
para veículos a álcool.

Esses dispositivos convertem gases nocivos, como os óxidos de nitrogênio (NOx) e o monóxido de
carbono (CO), em substâncias menos prejudiciais à saúde como CO2 (gás carbônico) e N2 (gás
nitrogênio).

Reações, as que são catalisadas em um conversor catalítico automotivo:

2CO( g) + 2NO( g) → 2CO2( g) + N2( g)
2NO( g) → N2( g) + O2( g)
2CO( g) + O2( g) → 2CO2( g)

[B]

Análise das alternativas:

a) Incorreta: a reação de combustão do palito de fósforo não é espontânea, pois o palito acende ao ser
atritado sobre uma superfície áspera.
b) Correta: a reação química mais rápida, entre duas reações, é aquela que apresenta menor energia de
ativação.
c) Incorreta: a reação de combustão do palito de fósforo é exotérmica.
d) Incorreta: a energia de ativação não deve ser muito grande para que a combustão do palito de fósforo
ocorra.
e) Incorreta: o palito de fósforo só acende se a energia fornecida pelo atrito for igual ou maior do que a
energia de ativação.

[D]

De acordo com a figura temos duas etapas de reação, uma rápida (energia de ativação menor) e uma
lenta (energia de ativação maior). O gráfico que melhor explica o processo é:

[B]

Dentre as explicações, está correto apenas o que se propõe em II, ou seja, à temperatura ambiente, as
moléculas dos componentes da gasolina e as do oxigênio não têm energia de ativação suficiente para
iniciar a combustão.

De acordo com o gráfico temos a seguinte variação no consumo de reagente: 2,0 – 1,2 = 0,8 mol.L−1.

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Produto formado: 0,8 mol.L−1
Massa molar do produto: 12 x 7 + 6 x 1 + 16 x 2 = 122 g.mol−1.

Δ m = 0,8 × 122 g.mol-1 = 97,6 g
Δ T = 4 minutos.
Cálculo da velocidade média de formação de produto:

∆m 97,6 g
v= = = 24,4 g.min−1
∆T 4 min.

Cálculo do rendimento:
2,0 mol.L−1 100 %
−1
0,8 mol.L X%
X = 40 %

V – F – F – V – V.

Análise das afirmativas:

(V) Afirmativa correta: aumenta a velocidade da reação de conversão dos reagentes gasosos;
(F) Afirmativa incorreta: não altera a variação da entalpia de conversão dos reagentes gasosos;
(F) Afirmativa incorreta: apresenta alta eficiência quando diminui a emissão de óxido nítrico;
(V) Afirmativa correta: diminui a energia de ativação da reação de conversão dos reagentes gasosos;
(V) Afirmativa correta: apresenta alta superfície de contato, promovendo maior interação entre os
reagentes.

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