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01 – (ITA - 2010) Considere o seguinte mecanismo de reação genérica: A4+ + B2+ → A3+ + B3+ (etapa lenta) A4+ + B3+ → A3+ + B4+ (etapa rápida) C+ + B4+ → C3+ + B2+ (etapa rápida) Com relação a este mecanismo, assinale a opção ERRADA. a) A reação global é representada pela equação C+ + 2A4+ → C3+ + 2A3+. b) B2+ é catalisador. c) B3+ e B4+ são intermediários da reação. d) A lei de velocidade é descrita pela equação v = k[C+ ][A 4+ ]. e) A reação é de segunda ordem. 02 – (UEL - 2010) A investigação do mecanismo de reações tem contribuído na compreensão de muitos processos químicos desenvolvidos em laboratório de pesquisa. A reação genérica A → D é uma reação não elementar e seu mecanismo está representado no gráfico a seguir:

Analise o gráfico e assinale a alternativa correta. a) A etapa C → D é a determinante da velocidade da reação A → D. b) Na reação A → D estão envolvidas quatro reações elementares. c) No decorrer da reação ocorre a formação de seis substâncias intermediárias. d) A expressão da velocidade da reação A → D é v = k [A]. e) As substâncias B e C são catalisadores da reação A → D.

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.

De acordo com esse gráfico,

A) o uso de um catalisador aumentará a energia liberada pela reação. B) o uso de um catalisador diminuirá a energia liberada pela reação. C) o uso do catalisador, para aumentar a velocidade da reação, é mais efetivo na segunda etapa. D) a primeira etapa é a que determina a velocidade da reação. E) a terceira etapa é a que determina a velocidade da reação.

04 – (UFMG - 2009) O propeno, CH3 – CH = CH2, ao reagir com o brometo de hidrogênio, HBr, produz uma mistura de dois compostos – o brometo de n-propila, CH3 – CH2 – CH2Br, e o brometo de isopropila, CH3 – CHBr – CH3. As reações responsáveis pela formação desses compostos estão representadas nestas duas equações: Reação I CH3 – CH = CH2 + HBr CH3 – CH2 – CH2Br ∆H= – 150 kJ / mol Brometo de n-propila 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. c) a energia dos reagentes é maior. d) a energia liberada na forma de calor é menor.

05 – (UFPB - 2010) Os óleos vegetais (ésteres de ácidos carboxílicos insaturados) podem ser convertidos em gorduras, por exemplo, a margarina, através de uma reação de hidrogenação. Essa reação ocorre entre o óleo líquido e hidrogênio gasoso na presença de um catalisador sólido. O diagrama de energia correspondente a essa reação é apresentado a seguir.

Considerando essas informações, identifique as afirmativas corretas: I. A reação de hidrogenação libera calor. 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. V. O catalisador torna a reação mais lenta.

06 – (UFC - 2010) Metano (CH4) é o gás produzido a partir da biomassa, e a sua queima na indústria, para obtenção de energia térmica, corresponde à seguinte reação: CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) 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 gráfico acima, a curva que representa a concentração do NO2 produzido em função do tempo. 3. Considere, agora, o tempo transcorrido para que a concentração inicial do N2O5 se reduza à metade. Calcule a velocidade média de consumo do N2O5, nesse intervalo de tempo. (Deixe seus cálculos indicados, explicitando, assim, seu 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

mais rápido possível, com rendimento máximo, consumo energético mínimo e com a menor geração de resíduos tóxicos para a obtenção de um produto estável. Reações hipotéticas para obtenção de um mesmo produto (P) de interesse industrial estão representadas nos gráficos seguintes, que estão em escalas iguais para as grandezas correspondentes. Identifique a alternativa que corresponde à reação que no tempo t atinge a concentração máxima de um produto estável, a partir dos reagentes R.

09 – (Unifesp - 2008) Para neutralizar 10,0 mL de uma solução de ácido clorídrico, foram gastos 14,5 mL de solução de hidróxido de sódio 0,120 mol/L. Nesta titulação ácido-base foi utilizada fenolftaleína como indicador do ponto final da reação. A fenolftaleína é incolor no meio ácido, mas se torna rosa na presença de base em excesso. Após o final da reação, percebe-se que a solução gradativamente fica incolor à medida que a fenolftaleína reage com excesso de NaOH. Neste experimento, foi construído um gráfico que representa a concentração de fenolftaleína em função do tempo.

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a) Escreva a equação da reação de neutralização e calcule a concentração, em mol/L, da solução de HCl. b) Calcule a velocidade média de reação de decomposição da fenolftaleína durante o intervalo de tempo de 50 segundos iniciais de reação. Explique por que a velocidade de reação não é a mesma durante os diferentes intervalos de tempo.

10 – (Fuvest - 2010) Um estudante desejava estudar, experimentalmente, o efeito da temperatura sobre a velocidade de uma transformação química. Essa transformação pode ser representada por: A + B P Após uma série de quatro experimentos, o estudante representou os dados obtidos em uma tabela:

Número do experimento

1 2 3 4

Temperatura (oC) 15 20 30 10

Massa de catalisador (mg) 1 2 3 4

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

Tempo decorrido até que a transformação se completasse (em segundos)

47 15 4 18

Que modificação deveria ser feita no procedimento para obter resultados experimentais mais adequados ao objetivo proposto? a) Manter as amostras à mesma temperatura em todos os experimentos. b) Manter iguais os tempos necessários para completar as transformações. c) Usar a mesma massa de catalisador em todos os experimentos. d) Aumentar a concentração dos reagentes A e B. e) Diminuir a concentração do reagente B.

11 – (PUC-RJ - 2010) O produto comercial vendido sob o nome de ácido sulfúrico apresenta 98%, em massa, de H2SO4 e 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

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. D) o aumento da concentração de O2 no reator levará a um aumento da velocidade de produção do trióxido de enxofre. E) no processo, cada átomo de enxofre transfere dois elétrons para o oxigênio. 12 – (UnB - 2010) Além do airbag, será obrigatória a instalação, nos automóveis fabricados no Brasil, de escapamento que contenha catalisadores. Nesse dispositivo, metais como platina (Pt), ródio (Rh) e paládio (Pd) catalisam reações e convertem gases tóxicos, tais como CO, NO e NO2, presentes na emissão dos motores de combustão, em espécies menos tóxicas e menos agressivas ao meio ambiente. Algumas das reações que ocorrem nos catalisadores de automóveis são apresentadas a seguir. I. 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) II. 2NO(g) N2(g) + O2(g) III. 2NO2(g) N2(g) + 2O2(g) Considerando essas informações, julgue os itens (certo ou errado). • Em seus estados fundamentais, a platina, o ródio e o paládio têm o mesmo número de camadas ocupadas por seus elétrons. • 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 superada. • A função desempenhada nos automóveis pelos metais mencionados é semelhante à desempenhada pelas enzimas nos organismos.

13 – (Unifesp - 2010) Em uma aula de laboratório de química, foram realizados três experimentos para o estudo da reação entre zinco e ácido clorídrico. Em três tubos de ensaio rotulados como I, II e III, foram colocados em cada um 5,0 . 10–3 mol (0,327 g) de zinco e 4,0 mL de solução de ácido clorídrico, nas concentrações indicadas na figura. Foi anotado o tempo de reação até ocorrer o desaparecimento completo do metal. A figura mostra o esquema dos experimentos, antes da adição do ácido no metal.

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a) Qual experimento deve ter ocorrido com menor tempo de reação? Justifique. b) Determine o volume da solução inicial de HCl que está em excesso no experimento III. Apresente os cálculos efetuados.

14 – (Unesp - 2009) O gás cloreto de carbonila, COCl2 (fosgênio), extremamente tóxico, é usado na síntese de muitos compostos orgânicos. Conhecendo os seguintes dados coletados a uma dada temperatura:

Experimento Concentração inicial (mol.L–1)

CO(g) C12(g)

Velocidade inicial (mol

COCl2CO(g)

Cl ⋅L–1⋅s–1)

1 2 3

0,12 0,24 0,24

0,20 0,20 0,40

0,09 0,18 0,72

A expressão da lei de velocidade e o valor da constante k de velocidade para a reação que produz o cloreto de carbonila, CO(g) + Cl2(g) → COCl2(g), são, respectivamente:

(A) v = k [CO(g)]1 + [Cl2(g)]2; k = 0,56 L2⋅mol–2⋅s–1

(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

(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 ocorrendo a 556 K. 2HI(g) → H2(g) + I2(g) Essa reação tem a sua velocidade monitorada em função da concentração, resultando na seguinte tabela.

[HI] (mol L –1) Veloc. (mol L–1 s–1)

0,01 3,5 × 10–11

0,02 14 × 10–11

Nessas condições, o valor da constante cinética da reação em L mol–1 s–1, é: a) 3,5 × 10–11. b) 7,0 × 10–11. c) 3,5 × 10–9. d) 3,5 × 10–7. e) 7,0 × 10–7.

16 – (UFV - 2009) Considere as seguintes afirmativas: I. A elevação da temperatura de uma reação química aumenta a 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. III. Uma reação que ocorre em várias etapas tem a etapa lenta como determinante da velocidade da reação. IV. A velocidade de uma reação de primeira ordem independe da concentração do reagente. Está CORRETO o que se afirma apenas em: 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 cinético de uma reação R → P.

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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; b) represente o gráfico do estudo cinético após a adição de um catalisador. 18 – (UFMS - 2010) A equação a seguir ilustra a reação de transformação do dióxido de carbono em monóxido de carbono, muito importante para a indústria siderúrgica. C(s) + CO2(g) ↔ 2CO(g) ∆H = 174 kJ/mol de carbono Como envolve gases, a constante de equilíbrio dessa reação pode ser expressa como: Kp = (pCO) 2 / (pCO2), em que “p” é a pressão parcial do gás. A respeito desse equilíbrio, analise as proposições a seguir e assinale a(s) correta(s). (Use: Massa Molar em g/mol: C = 12). (001) Na transformação de 4,8 g de carbono em CO, são consumidos 69,6 kJ. (002) A soma das pressões (pCO)2 com (pCO2) é igual à pressão total do sistema. (004) A adição de carbono sólido não altera o equilíbrio, pois sua concentração é constante. (008) Trata-se de uma reação de combustão, consequentemente de um processo exotérmico. (016) A velocidade da reação direta é dada por: v = K[C] · [CO2] 19 – (Uerj 2011) 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. 20 – (Ufu 2011) De modo a diminuir a poluição e a concentração de gases nocivos à saúde e ao meio ambiente nos grandes centros urbanos, a indústria automobilística americana, em meados dos anos 1970, começou a fabricar os primeiros carros equipados com catalisadores como itens de série (no Brasil, os primeiros carros equipados com catalisadores surgiram em 1992 e, somente a partir de 1997, o equipamento foi adotado em todos os veículos produzidos no país). O catalisador também impulsionou a utilização da gasolina sem chumbo (chumbo tetraetila), visto que a gasolina com chumbo contamina o agente catalisador usado no conjunto, destruindo sua utilidade e levando-o a entupir, além dos danos que o chumbo provoca à saúde humana. Em um catalisador automotivo, ocorrem várias reações químicas, sendo uma das mais importantes:

( ) ( ) ( )2 21

CO g O g CO g2

+ →

Dados:

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )2 2

2

C grafite O g CO g H 94,1 Kcal

1C grafite + O g CO g H 26,4 Kcal

2

Δ

Δ

+ → = −

→ = −

Baseado no texto e na reação acima, responda: a) Identifique se a reação é endotérmica ou exotérmica a partir do cálculo da variação de sua entalpia. b) Explique qual a função do catalisador automotivo no desenvolvimento da reação (velocidade), na energia de ativação e na variação da entalpia da reação de decomposição do monóxido de carbono. c) Cite e explique um impacto ambiental da liberação do gás 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, resultantes de simulações computacionais, da concentração de 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.

a) Determine a velocidade média de emissão do dióxido de carbono entre os anos de 2020 e 2050 para o pior cenário de emissão apresentado no gráfico. b) Sabe-se que a massa total de ar na atmosfera é de

215 10 g× . Calcule a quantidade (em kg) de dióxido de

carbono que estaria presente na atmosfera terrestre no ano de 2060 usando a projeção em que a velocidade de emissão é constante. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: A cinética química estuda as velocidades das reações químicas, a rapidez com que os reagentes são consumidos e os produtos são formados, o modo como as velocidades de reação respondem a mudanças das condições ou à presença de um catalisador e a identificação das etapas pelas quais passa uma reação. Ao se estudarem processos biologicamente importantes, nota-se que um processo que parece ser lento pode ser o resultado de muitas etapas rápidas. Processos fotobiológicos, tais como os responsáveis pela fotossíntese e pelo lento desenvolvimento de uma planta, podem ocorrer em cerca de 1 ps. O efeito da ligação de um neurotransmissor ocorre após, aproximadamente, 1 ms. Uma vez que o gene tenha sido ativado, uma proteína pode surgir em mais ou menos 100 s. Em uma visão mais abrangente, algumas das equações de cinética química são aplicáveis ao comportamento de populações inteiras de organismos. Essas sociedades mudam em escalas de tempo de 107-109 s. A velocidade inicial de uma reação química é definida de acordo com a seguinte

fórmula: [ ]a0 0r k X= , em que r0 é a velocidade inicial da

reação, X0 é a concentração inicial de uma espécie X e o valor a, a ordem da reação que tem constante de velocidade igual a k. Pode-se obter um gráfico linear do logaritmo decimal da velocidade inicial versus o logaritmo decimal da concentração inicial do reagente, por meio da seguinte expressão:

10 0 10 0log r k alog [X ]= + .

A tabela abaixo mostra dados da concentração e da velocidade inicial de reação de uma espécie X.

10[X ](mol L )−⋅ 1 1

0r (mol L s )− −⋅ ⋅

0,0001 0,1 0,001 1,0 0,01 10,0

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 elementar genérica na forma aA + bB + cC → D + E.

Experimento [A] [B] [C] velocidade da reação / mol L–1 s–1

1 0,10 0,10 0,10 8,0 x 10– 4 2 0,20 0,10 0,10 1,6 x 10–3 3 0,10 0,20 0,10 1,6 x 10–3 4 0,10 0,10 0,20 3,2 x 10–3

A partir destes resultados, determine: a) a lei de velocidade da reação. b) o valor da velocidade da reação quando [A] = [B] = [C] = 0,20 mol L-1. 24 – (Ufpr 2010) A reação entre NO e H2, a uma dada temperatura, é descrita pela equação:

2NO(g) + 2H2(g) → N2(g) + 2H2O(g) Como ocorre redução da pressão no decorrer da reação, a variação ∆ P(N2) / ∆ t pode ser medida pela diminuição da pressão total.

Expressão que descreve a lei de velocidade para essa reação:

( ) ( ) ( )a b22

P Nk.P H .P NO

t

∆=

∆

P0(H2) /

(torr)

P0(NO) / (torr)

∆ P(N2) / ∆ t / (torr.s-

1) (velocidades iniciais)

1 289 400 1,60 2 147 400 0,77 3 400 300 1,03 4 400 152 0,25

Com base nessas informações, determine: a) Os valores inteiros que melhor descrevam as ordens de reação a e b. b) A unidade da constante de velocidade, k. 25 – (Unicamp 2010) Uma equipe do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) propõe um sistema de captação de 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 impedir que as turbinas (2) das hidrelétricas suguem águas ricas em metano. Essa membrana seria fixada a boias (3) na superfície e ancorada no fundo por pesos e, assim, a água que entraria nas turbinas viria de camadas superficiais de represa, com menor concentração de metano. Um sistema de dutos de 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.

b) O texto afirma que a queima do metano na termelétrica gera energia e leva a uma redução do aquecimento global. Nesse contexto, escreva a equação química da combustão do gás metano. Explique como essa combustão leva a uma redução do aquecimento global, tendo como base a equação química e o conhecimento químico. 26 – (Ufop 2010) O óxido nítrico é um poluente atmosférico que pode ser reduzido na presença de hidrogênio, conforme a seguinte equação: 2NO(g) + 2H2(g) → N2(g) + 2H2O(g)

A velocidade inicial de formação de N2 foi medida para várias concentrações iniciais diferentes de NO e H2, e os resultados são os seguintes:

Experimento Nº [NO] (mol/L)

[H2] (mol/L)

Velocidade inicial (molL-1s-1)

1 0,20 0,10 4,92 x 10-3 2 0,10 0,10 1,23 x 10-3 3 0,10 0,20 2,46 x 10-3 4 0,05 0,40 1,23 x 10-3

Fazendo uso desses dados, determine: a) a equação de velocidade para a reação; b) o valor da constante de velocidade da reação;

c) a velocidade inicial da reação quando [NO]= 0,5 mol/L e [H2]= 1,0 mol/L. 27 – (Ufop 2010) Considere o gráfico a seguir, que mostra a variação de energia de uma reação que ocorre na ausência e na presença de catalisador.

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 algumas moléculas com a hemoglobina pode ser feito em termos do equilíbrio químico que se estabelece conforme a reação a seguir. LIGANTE + HEMOGLOBINA LIGANTE-HEMOGLOBINA

A constante de equilíbrio, K , dessa reação é dada pela razão k1/k2, e as constantes de velocidades,k1 e k2, para os processos direto e inverso da reação da hemoglobina com alguns ligantes constam da tabela a seguir.

LIGANTE k 1 (L/moℓ s) k2 (s-1)

NO 2,5 x 107 2,5 x 10-5

O2 5,0 x 107 2,0 x 10

CO 4,0 x 106 1,0 x 10-2

Isocianeto de etila 3,0 x 105 2,0 x 10-1

Isocianeto de n-butila 2,3 x 105 9,0 x 10-1

Isocianeto de isopropila 5,0 x 104 1,5 x 10-1

Isocianeto de tercbutila 5,0 x 103 4,0 x 10-1

PROC. NATL. ACAD. SCI. USA, 1978 75(5), 2108-2111. [Adaptado].

Com base nas informações acima, responda: a) Qual das moléculas forma uma ligação mais estável com a hemoglobina? Justifique. b) Por que o comportamento cinético dos isocianetos é diferente das demais moléculas da tabela?

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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.

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) No experimento, a variação da concentração de H2 (g) com o tempo de reação foi medida e os dados foram representados no gráfico a seguir:

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.

3) Vm = │∆[N2O5 (g)] │ / ∆ t Vm = 1,5 mol/L / 11 h Vm = 0,14 mol / L . h 08) E 09) a) A equação que representa a reação de neutralização 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), seria necessário 1,0 · 10–2 mol HCl para reagir com 5,0 · 10–3 mol Zn. Levando-se em conta o fato de que a solução de ácido no experimento III tem concentração de 4 mol/L, seria necessário um volume de: 4 mol HCl __________ 1 L solução 1,0 · 10–2 mol HCl __________ V V = 2,5 · 10–3 L = 2,5 mL. Uma vez que foram adicionados 4,0 mL de HCl, podemos deduzir que existe um excesso de 1,5 mL. 14) D 15) D 16) B 17) a) [R] = [P], portanto: A)

b) Com a adição do catalisador, o instante em que as concentrações dos reagentes e produtos se igualam é menor do que 2s, ou seja, menor do que t2.

18) 001 + 004 = 005 19) De acordo com o gráfico temos a seguinte variação no consumo de reagente: 2,0 – 1,2 = 0,8 mol.L−1.

Produto formado: 0,8 mol.L−1 Massa molar do produto: 12 x 7 + 6 x 1 + 16 x 2 = 122 g.mol−1. Cálculo da velocidade média de formação de produto: Δm = 0,8 × 122 g.mol-1 = 97,6 g ΔT = 4 minutos.

197,6 gmv 24,4 g.min

T 4 min.−∆= = =

∆

Cálculo do rendimento:

12,0 mol.L −

1

100 %

0,8 mol.L− X %

X 40 % =

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

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )2 2

2

C grafite O g CO g H 94,1 kcal

1CO g C grafite O g H 26,4 kcal

2

Δ

Δ

+ → = −

→ + = +

_________________________________________

( ) ( ) ( )2 21

CO g O g CO g H 67,7 kcal2

Δ+ → = −

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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De acordo com a Lei de Hess, a entalpia de uma reação não depende do mecanismo que ela ocorre, somente do estado inicial e final. Sendo assim, o catalisador não interfere na entalpia da reação, já que os estados inicial e final na reação catalisada e na não catalisada são os mesmos. c) O gás carbônico é um dos responsáveis pelo efeito estufa, um importante processo para manter as condições de vida na Terra. O excesso dele na atmosfera pode potencializar esse efeito provocando o aquecimento global com diversas consequências climáticas. Para minimizar a liberação de

2CO , pode-se diminuir a queima de combustíveis fósseis e

aumentar as áreas verdes, responsáveis pelo consumo desse gás com liberação de gás 2O . 21) a) No pior cenário de emissão teremos um aumento anual de velocidade de emissão de 3%.

−= =−média

(780 480)V 10 ppm / ano

(2050 2020)

b) Mantendo-se a velocidade de emissão constante teremos um aumento anual de velocidade de emissão de 0%.

==

× × × × × = ×

2 2060

26 21 3 15

2

[CO ] 400 ppm.

1 ppm 1 mg de CO / kg de ar.

400 10 5 10 1 10 2 10 kg de CO em 2060.

22) Análise dos itens: a) Correto. 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. De acordo com a equação de Arrhenius, temos:

aERTk A e

−= ×

b) Incorreto. A reação cujos dados estão representados na tabela do texto corresponde a uma reação de primeira ordem

[ ]( )10 0r k X= .

Suponhamos uma reação de primeira ordem dada por: X → produtos. Então, recorrendo ao cálculo, teremos a relação

matemática: 0K

log[X] t log[X]2,303

= − + , onde [X] é a

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 inclinação (– K/2,303). Analogamente, teremos: 10 0 10 0log r k log [X ]= + . 23) a) Como v = k[A]a[B] b[C]c. A partir da tabela teremos: 8,0 x 10– 4 = k(0,10)a(0,10)b(0,10)c 1,6 x 10– 3 = k(0,20)a(0,10)b(0,10)c 1,6 x 10– 3 = k(0,10)a(0,20)b(0,10)c 3,2 x 10– 3 = k(0,10)a(0,10)b(0,20)c 8,0 x 10– 4 = k(0,10)a(0,10)b(0,10)c (I) 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) 3,2 x 10– 3 = k(0,10)a(0,10)b2c(0,10)c (IV)

De II e I, vem: 2a = 2 ⇒ a = 1

De (III) e (I), vem: 2b = 2 ⇒ b = 1

De (IV) e (I), vem: 2c = 4 ⇒ 2c = 22 ⇒ c = 2

Então,

8,0 x 10– 4 = k(0,10)1(0,10)1(0,10)2 k = 8 L3 mol-3 s-1

Teremos: v = 8[A]1[B] 1[C]2. 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. 24) a) Utilizando os dados da tabela, teremos:

( ) ( ) ( )a b22

P Nk.P H .P NO

t

∆=

∆

a b

a b

1,60 k.(289) .(400) (I)

0,77 k.(147) .(400) (II)

=

=

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Dividindo (I) por (II): 2,1 = 2a ; portanto, a ~ 1.

a b

a b

1,03 k.(400) .(300) (III)

0,25 k.(400) .(152) (IV)

=

=

Dividindo (III) por (IV): 4,1 = 2b; portanto, b ~ 2.

b) Teremos:

( ) ( ) ( )a b22

P Nk.P H .P NO

t

∆=

∆

1 1 2

2 1

torr.s k.torr .torr

k torr .s

−

− −

=

=

25) a) Teremos:

Como a matéria orgânica se acumula no fundo da represa devido à ação da gravidade, a concentração de metano é maior nesta região. b) Representação da equação química da combustão do metano (CH4): 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 diminuição na velocidade cinética média das moléculas na atmosfera e um aquecimento menor. 26) a) Analisando a tabela percebemos que da experiência 2 para a experiência 1 a concentração de NO ([NO]) dobra e a velocidade da reação quadruplica, isto significa que: [NO]2. Analisando a tabela percebemos que da experiência 2 para a 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.

c) Para [NO] = 0,5 M e [H2] = 1,0 M, teremos: 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. b) O catalisador diminui a energia de ativação criando caminhos alternativos para a reação, ou seja, acelera a reação. c) A energia de ativação da reação catalisada (II) será: Eat (II) = 150 – 100 = 50 kJ. d) ∆H = HPRODUTOS - HREAGENTES ∆H = 80 – 100 = - 20 kJ. 28) a) NO, porque a constante de equilíbrio, K = k1/k2 = 1,0 x 1012 moℓ/L, para sua reação com a hemoglobina é a maior dentre as reações com os ligantes apresentados. Como o valor 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 tamanho/volume molecular. 29) Mistura inicial: 150 g = 75 g do isômero (d) + 75 g do isômero (ℓ). Após dez horas foram consumidos 60 g do isômero (d), restando 15 g desse isômero.

30) a) Como a velocidade média permanece constante no intervalo de tempo entre 0 e 14 min., a velocidade inicial é dada por: vi= -([H2] final – [H2] inicial) / (tfinal – tinicial = –(3 – 10) / (14 – 0) = 0,5 mol/L.min. b) Após 10 min. de reação, [H2] = 5 mol/L Como H2 + I2 ⇒ 2 HI, [HI]após 10 min. = 10 mol/L