Exercícios sobre cinética química

Revisão por Rubens Castilho

Professor de Biologia e Química Geral

A cinética química estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que influenciam a taxa dessas reações.

Aproveite as questões a seguir para testar seus conhecimentos e confira os comentários nas resoluções.

Questão 1

Sobre os fatores que influenciam a velocidade de uma reação química é INCORRETO afirmar que:

a) Quanto maior a concentração dos reagentes, maior a velocidade da reação.
b) Quanto maior a superfície de contato, maior a velocidade da reação.
c) Quanto maior a pressão, maior a velocidade da reação.
d) Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação.
e) A presença de um catalisador mantém constante a velocidade da reação.

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Alternativa incorreta: e) A presença de um catalisador mantém constante a velocidade da reação.

Os catalisadores aumentam a velocidade da reação, pois facilitam a formação do complexo ativado entre os reagentes.

Com isso, os catalisadores criam um mecanismo mais curto para o desenvolvimento da reação, fazendo com que a velocidade aumente.

Questão 2

Segundo a _____________ devem ocorrer colisões efetivas entre os reagentes para a formação dos produtos. Além disso, existe uma ___________ suficiente para romper as ligações químicas dos reagentes e formar um ___________, que é um estado intermediário antes da formação dos produtos.

As palavras que preenchem corretamente as lacunas são, respectivamente:

a) variação de entalpia, energia cinética e catalisador.
b) teoria das colisões, energia de ativação e complexo ativado.
c) velocidade da reação, entalpia e inibidor.
d) pressão parcial, entropia e substrato.

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Alternativa correta: b) teoria das colisões, energia de ativação e complexo ativado.

Segundo a teoria das colisões os choques entre os reagentes são necessários para ocorrer uma reação química. Para isso, as substâncias devem estar em uma posição favorável para que os choques sejam efetivos.

A energia de ativação funciona como uma barreira energética que deve ser vencida para romper as ligações dos compostos reagentes. Quanto menor a energia de ativação, mais rápida será a reação.

O complexo ativado é uma espécie intermediária instável formada antes dos produtos.

Questão 3

Sobre os catalisadores são feitas as quatro afirmações a seguir:

I. Um catalisador atua aumentado a velocidade de uma reação, mas não altera seu rendimento.
II. Em uma reação química o catalisador não é consumido no caminho da reação.
III. Os catalisadores criam uma rota alternativa de transformação de reagentes em produtos. Para isso, uma maior energia de ativação é necessária.
IV. O catalisador só é capaz de aumentar a velocidade da reação no sentido direto.

As opções que apresentam informações corretas sobre os catalisadores são:

a) I e II
b) II e III
c) I e IV
d) Todas

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Alternativa correta: a) I e II.

Os catalisadores são utilizados para acelerar as reações químicas. A reação com utilização do catalisador não altera o seu rendimento, ou seja, há a produção da quantidade prevista do produto só que em menor tempo.

Os catalisadores não são consumidos durante a reação química, eles auxiliam na formação do complexo ativado. Por isso, um catalisador pode ser recuperado ao final da reação química.

Os catalisadores são capazes de diminuir o tempo da reação por criar um mecanismo alternativo para a formação dos produtos com menor energia de ativação. Sendo assim, a reação ocorre mais rápido.

Os catalisadores atuam tanto no sentido direto quanto no sentido inverso da reação.

Questão 4

A rapidez com que ocorre uma reação química depende de:

I. Número de colisões efetivas entre os reagentes.
II. Energia suficiente para promover o rearranjo dos átomos.
III. Orientação favorável das moléculas.
IV. Formação de um complexo ativado.

a) I e II
b) II e IV
c) I, II e III
d) I, II, III e IV

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Alternativa correta: d) I, II, III e IV.

As colisões efetivas ocorrem quando os reagentes se encontram em posições favoráveis aos choques, que promoverão o rearranjo dos átomos.

A energia de ativação deve ser suficiente para que a colisão entre os reagentes resulte na quebra das ligações e a formação do complexo ativado.

Nem todos os choques entre as partículas reagentes fazem com que a reação ocorra. A orientação com que a colisão ocorre é importante para que ocorra a formação dos produtos.

O complexo ativado é um estado intermediário e instável antes da formação dos produtos. Ele é criado quando a energia de ativação para a reação é superada.

Questão 5

O dióxido de carbono é um gás formado pela reação entre os gases monóxido de carbono e oxigênio, conforme a equação química abaixo.

CO_(g)+ ½ O_2(g) → CO_2(g)

Sabendo-se que em 5 minutos de reação foram consumidos 2,5 mol de CO, qual a taxa de desenvolvimento da reação de acordo com o consumo de O₂?

a) 0,2 mol . min^-1
b) 1,5 mol . min^-1
c) 2,0 mol . min^-1
d) 0,25 mol . min^-1

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Alternativa correta: d) 0,25 mol . min^-1

Para responder essa questão devemos observar a equação química.

CO_(g) + ½ O_2(g) → CO_2(g)

Note que 1 mol de monóxido de carbono reage com ½ mol de oxigênio para formar 1 mol de dióxido de carbono.

A quantidade dada no enunciado refere-se ao monóxido de carbono, mas a resposta deve ser em termos de oxigênio. Para isso, devemos realizar uma regra de três e encontrar a quantidade de oxigênio.

1 mol CO – ½ mol de O₂

2,5 mol CO – x de O₂

x = 1,25 mol

Agora, aplicamos os valores na fórmula da taxa de desenvolvimento da reação.

$Td espaço igual a espaço numerador consumo espaço de espaço reto O com 2 subscrito sobre denominador tempo espaço fim da fração Td espaço igual a espaço numerador 1 vírgula 25 espaço mol sobre denominador 5 espaço min espaço fim da fração Td espaço igual a espaço 0 vírgula 25 espaço mol dividido por min$

Portanto, a taxa de desenvolvimento de reação em relação ao oxigênio é 0,25 mol.min^-1.

Questão 6

Observe a representação gráfica do desenvolvimento de uma reação química hipotética, que relaciona a energia e o caminho reacional.

Assinale a alternativa que substitui corretamente (1), (2), (3) e (4), respectivamente.

a) substratos, calor liberado, estado máximo de energia e final da reação.
b) reagentes, energia de ativação, complexo ativado e produtos.
c) reagentes, energia cinética, catalisador e substratos.
d) reagentes, calor absorvido, energia térmica e produtos.

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Alternativa correta: b) reagentes, energia de ativação, complexo ativado e produtos.

O gráfico apresentado é de uma reação endotérmica, ou seja, há absorção de energia para que a reação ocorra.

Os reagentes (1) estão no início do gráfico e a energia de ativação (2) corresponde a diferença entre a energia armazenada nos reagentes e no complexo ativado (3). Por fim, após passado o estado intermediário tem-se a formação dos produtos (4).

Portanto, os reagentes precisam vencer a energia de ativação para rearranjar seus átomos em uma estrutura intermediária chamada de complexo ativado para que haja a formação dos produtos.

Questão 7

Uma substância A é capaz de sofrer decomposição e se transformar na substância B. Observe o desenvolvimento dessa reação na imagem abaixo.

A respeito da velocidade da reação, podemos afirmar que:

a) A substância A se decompõe entre 0 e 15 s a uma taxa de 0,35 mol.s^-1.
b) A substância A se decompõe entre 15 e 30 s a uma taxa de 0,02 mol.s^-1.
c) A substância A se decompõe entre 0 e 15 s a uma taxa de 0,04 mol.s^-1.
d) A substância A se decompõe entre 15 e 30 s a uma taxa de 0,03 mol.s^-1.

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Alternativa correta: d) A substância A se decompõe entre 15 e 30 s a uma taxa de 0,03 mol.s-1.

A taxa de decomposição da substância A pode ser calculada pela fórmula:

$reto V com reto m subscrito espaço igual a espaço numerador abre barra vertical variação espaço da espaço quantidade espaço da espaço substância fecha barra vertical sobre denominador variação espaço do espaço tempo fim da fração$

Vamos calcular a rapidez da reação em termos da substância A entre os intervalos dados.

Intervalo entre 0 e 15:

$Td espaço igual a espaço numerador abre barra vertical reto Q com reto f espaço subscrito fim do subscrito menos reto Q com reto i subscrito fecha barra vertical sobre denominador reto t com reto f subscrito espaço – espaço reto t com reto i subscrito fim da fração espaço Td espaço igual a numerador espaço linha vertical 0 vírgula 75 espaço – espaço 1 vírgula 00 linha vertical sobre denominador 15 espaço – espaço 0 fim da fração Td espaço igual a espaço 0 vírgula 0167 espaço mol. reto s à potência de menos 1 fim do exponencial$

Intervalo entre 15 e 30:

$Td espaço igual a espaço numerador linha vertical Qf espaço menos Qi linha vertical sobre denominador tf espaço – espaço ti espaço espaço fim da fração Td espaço igual a espaço numerador abre barra vertical 0 vírgula 30 espaço – espaço 0 vírgula 75 fecha barra vertical sobre denominador 30 espaço – espaço 15 espaço fim da fração Td espaço igual a espaço 0 vírgula 03 espaço mol. reto s à potência de menos 1 fim do exponencial$

Portanto, a alternativa d está correta, pois a substância A se decompõe entre 15 e 30 s a uma taxa de 0,03 mol.s^-1.

Questão 8

Considere a seguinte reação hipotética.

aA + bB → cC + dD

Observe a seguir a variação da concentração de A e C.

Tempo (s)	0	5	10	15	20	25
Consumo de A (mol/L)	7,5	6,0	4,5	3,0	2,5	1,0
Formação de C (mol/L)	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5

Com base nas informações fornecidas na questão, qual é, respectivamente, a taxa de consumo de A e a taxa de formação de C no intervalo entre 5 e 25 seg?

a) 0,3 mol.L^-1.s^-1 e 0,1 mol.L^-1.s^-1
b) - 0,1 mol.L^-1.s^-1e 0,3 mol.L^-1.s^-1
c) - 0,25 mol.L^-1.s^-1 e 0,1 mol.L^-1.s^-1
d) 0,1 mol.L^-1.s^-1 e 0,3 mol.L^-1.s^-1

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Alternativa correta: c) - 0,25 mol.L^-1.s^-1 e 0,1 mol.L^-1.s^-1.

Taxa de consumo de A:

$reto T com dA subscrito espaço igual a espaço numerador reto Q com reto f espaço subscrito fim do subscrito menos reto Q com reto i subscrito sobre denominador reto t com reto f subscrito espaço – espaço reto t com reto i subscrito espaço espaço fim da fração reto T com dA subscrito espaço igual a espaço numerador 1 vírgula 00 espaço – espaço 6 vírgula 00 sobre denominador 25 espaço – espaço 5 espaço fim da fração reto T com dA subscrito espaço igual a espaço menos espaço 0 vírgula 25 espaço mol. reto L à potência de menos 1 fim do exponencial. reto s à potência de menos 1 fim do exponencial$

Taxa de formação de C:

$Td espaço igual a espaço numerador reto Q com reto f subscrito espaço menos reto Q com reto i subscrito sobre denominador reto t com reto f espaço subscrito fim do subscrito – espaço reto t com reto i subscrito espaço fim da fração Td espaço igual a espaço numerador 2 vírgula 5 espaço – espaço 0 vírgula 5 sobre denominador 25 espaço – espaço 5 espaço espaço fim da fração Td espaço igual a espaço mais 0 vírgula 1 espaço mol. reto L à potência de menos 1 fim do exponencial. reto s à potência de menos 1 fim do exponencial$

Portanto na reação, A é consumido a uma taxa de 0,25 mol.s-1, por isso seu valor é negativo, enquanto que B é formado a uma taxa de 0,1 mol.L^-1.s^-1.

Veja também:

Referências Bibliográficas

KOTZ, J. C.; TREICHEL JUNIOR, P. M. Química Geral e Reações Químicas. vol. 1, 5ª. ed., São Paulo: Pioneira Thomson, 2005.

Revisão por Rubens Castilho

Biólogo (Licenciado e Bacharel), Mestre e Doutorando em Botânica - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). Atua como professor de Ciências e Biologia para os Ensinos Fundamental II e Médio desde 2017.

Edição por Carolina Batista

Bacharela em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018) e Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011).

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