Cinética Quimica

UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

DISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA II

PROFESSORA: CONCEIÇÃO MACHADO

2ª LISTA DE EXERCÍCIOS

ASSUNTO: CINÉTICA QUÍMICA

QUESTÕES

1. Estabelecer a expressão de velocidade para o seguinte mecanismo.

[pic 1]

Se a concentração de B é pequena comparada com as concentraçõ0es de A, C e D, a aproximação do estado – estacionário pode ser usada para derivar esta lei. Mostre que esta reação pode ser de primeira ordem quando k3 •• k2 e segunda ordem quando k2 •• k3.

1. Para o mecanismo

[pic 2]

Encontre a lei de velocidade usando a aproximação do estado-intermediário para eliminar a concentração de C.

Assumindo que k3 •• k2, expresse o fator pré-exponencial A e a energia de ativação Ea para a aparente constante de velocidade de segunda ordem em termos de A1, A2 e A3 e Ea1, Ea2, e Ea3 para os três estágios.

1. Se a reação de primeira ordem tem uma energia de ativação de 104.600 j mol-1 e um fator pré-exponencial de 5x1013 s-1, em que temperatura a reação teria uma meia-(vida de a) 1 min, e b) 30 dias?
2. Para a reação reversível de primeira ordem

[pic 3]

k110-2s-1 e [B]eq/[A]eq = 4. Se [A]0 = 0,01 mol L-1 e [B]0 = 0, quual seira a concentração de B em 30 s?

1. Discuta o efeito da mudança de temperatura sobre a velocidade da reação?
2. Que entende por energia de ativação? E por estado ativado?
3. A velocidade específica da reação do 2,4-dinitroclorobenzeno com a piperidina foi determinada como sendo 1,11 a 25°C e 0,2 a 0°C, a constante está em L mol-1 min-1. Calcule a energia de ativação.
4. Os valores da constante de velocidade da decomposição térmica do pentóxido de nitrogênio a 25°C e a 65°C são 3,46x10-5 s-1 e 4,87x10-3 s-1. Estimar a constante de velocidade a 40ºC.
5. As constantes de velocidade da hidrólise do (CH2)6CCH3Cl, em solução de etanol a 80% são 1,06x10-5 s-1 e 2,92x10-3 s-1, a 0°C e a 45ºC, respectivamente. Calcule a energia de ativação da hidrólise. Qual será o valor da constante de velocidade a 30°C
6. Uma certa reação fica 20% completa em 15 min a 40°C e em 3 min a 60°C. Avaliar a energia de ativação.
7. Determinar o fator de freqüência e o tempo de vida média a 25°C, 35°C e 45°C para a reação:

Co(NH3)5Cl+2  +  H2O [pic 4] [Co(NH3)5H2O]+3  +  Cl- 

sabendo que a 25°C, k = 10-4 s-1 e Ea = 23,7 kcal mol-1

1. Para a reação COCl2 [pic 5] CO  +  Cl2 a equação cinética é dada por:

[pic 6]

e k por: [pic 7]. Qual é a ordem desta reação e sua energia de ativação?

1. Para a reação de hidrogênio com iodo, a constante de velocidade vale 2,45x10-4 Lmol-1s-1 a 302°C e 0,95 a 508°C. a) Calcule a energia de ativação e o fator de freqüência para a reação. b) Qual o valor da constante de velocidade a 400°C?
2. Para a decomposição térmica do acetaldeido, o mecanismo de Rice-Herzfeld é

1. CH3CHO [pic 8] CH3∙  +  CHO∙

1. CH3∙  +  CH3CHO [pic 9] CH4  +  CH2CHO∙
2. CH2CHO∙[pic 10] CO  +  CH3∙
3. CH3∙  +  CH3∙ [pic 11] C2H6

Usando o tratamento do estado estacionário, obtenha a velocidade de formação do CH4.

1. A partir da expressão proveniente da teoria das colisões, calcule a constante de velocidade da reação H2  +  I2  →  2HI, a 700K. Use σA + σB = 2x10-8 cm e Ea = 40 kcal. Compare com o valor experimental de 6,42x10-2 Lmol-1s-1.
2. As energias de ativação para as reações elementares do problema 14 são: E1 = 76 kcal, E2= 10 kcal, E3 = 18 kcal e E4 = 0 kcal. Calcule a energia de ativação global para a formação do metano.
3. Sendo a energia de ativação da reação H2  +  I2  →  2HI, 40 kcal e o ΔH da reação 6,7 kcal, qual é a energia de ativação da decomposição do HI?
4. Seja um processo industrial descontínuo no qual uma substância A produz um composto valioso I que decai num produto C sem valor. Cada etapa da reação tem cinética de 1ª ordem. Se a T = 298K esta reação tem k1 = 2,53x10-3 e k2 = 4,91x10-4 min-1 e a concentração inicial de A é 0,05 mol/L, calcule: a) Em que instante a concentração do composto I será máxima  b) A concentração máxima de I.
5. Determine a variação da concentração dos componentes A, B e C em função do tempo para a reação abaixo, quando k2 = 2k1.   A [pic 12] B   e   A [pic 13] C
6. Uma reação enzimática pode ser representada pela seguinte equação estequiométrica:

A [pic 14] B [pic 15] C

A primeira reação pode ser considerada como irreversível e de ordem zero e a segunda reação pode ser considerada de 2ª ordem em relação ao componente B. A partir destas informações e dos valores de k1 = 8,33x10-7 mol/L s e k2 = 0,7671 /s obtenha:

1. As equações que representam CA, CB, e CC em função do tempo, utilizando-se a hipótese do estado estacionário.
2. O valor de CB no estado estacionário.

1. O mecanismo de uma reação

A2  [pic 16]  2A  (rápida)

A  +  B  →  P (lenta)

Envolve um intermediário A. Deduzir a lei cinética da reação.

1. A teoria da colisão envolve o conhecimento da fração de colisões moleculares que ocorrem com a energia cinética no mínimo igual a Ea, ao longo da reta de colisão. Qual é esta fração quando  a) Ea = 10kJmol-1 a 300K e b) Ea = 100kJmol-1 a 300K.

...