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Mapas Mentais Química

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Mapas Mentais Química
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Mapas
Mentais
Química
Mapas de Cinética Química 18,19 e 20
1. (Uerj 2016) No preparo de pães e bolos, é comum o emprego de fermentos químicos, que agem liberando gás
carbônico, responsável pelo crescimento da massa. Um dos principais compostos desses fermentos é o bicarbonato de
sódio, que se decompõe sob a ação do calor, de acordo com a seguinte equação química:
2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)
Considere o preparo de dois bolos com as mesmas quantidades de ingredientes e sob as mesmas condições, diferindo
apenas na temperatura do forno: um foi cozido a 160°C e o outro a 220°C. Em ambos, todo o fermento foi
consumido.
O gráfico que relaciona a massa de CO2 formada em função do tempo de cozimento, em cada uma dessas
temperaturas de preparo, está apresentado em:
a)
b)
c)
d)
2. (Uern 2015) Uma das formas para se obter o monóxido de dinitrogênio é reagindo óxido de nitrogênio II com gás
hidrogênio, de acordo com a seguinte reação:
2NO(g) + H2(g) → N2O(g) + H2O(g)
De acordo com os dados anteriores, é correto afirmar que a ordem global dessa reação é igual a
a) 2.
b) 3.
c) 4.
d) 5.
3. (Espcex (Aman) 2015) “Uma amostra de açúcar exposta ao oxigênio do ar pode demorar muito tempo para reagir.
Entretanto, em nosso organismo, o açúcar é consumido em poucos segundos quando entra em contato com o
oxigênio. Tal fato se deve à presença de enzimas que agem sobre as moléculas do açúcar, criando estruturas que
reagem mais facilmente com o oxigênio...”.
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Mapas
Mentais
Química
Adaptado de Usberco e Salvador, Química, vol 2, FTD, SP, pág 377, 2009.
Baseado no texto acima, a alternativa que justifica corretamente a ação química dessas enzimas é:
a) As enzimas atuam como inibidoras da reação, por ocasionarem a diminuição da energia de ativação do processo e,
consequentemente, acelerarem a reação entre o açúcar e o oxigênio.
b) As enzimas atuam como inibidoras da reação, por ocasionarem o aumento da energia de ativação do processo e,
consequentemente, acelerarem a reação entre o açúcar e o oxigênio.
c) As enzimas atuam como catalisadores da reação, por ocasionarem o aumento da energia de ativação do processo,
fornecendo mais energia para o realização da reação entre o açúcar e o oxigênio.
d) As enzimas atuam como catalisadores da reação, por ocasionarem a diminuição da energia de ativação do
processo, provendo rotas alternativas de reação menos energéticas, acelerando a reação entre o açúcar e o
oxigênio.
e) As enzimas atuam como catalisadores da reação, por ocasionarem a diminuição da energia de ativação do processo
ao inibirem a ação oxidante do oxigênio, desacelerando a reação entre o açúcar e o oxigênio.
4. (Uepg 2015) Considerando a seguinte reação genérica:
3Z + 2Y → 4X
As etapas do mecanismo dessa reação estão abaixo representadas:
2Z + Y → W (lenta)
Y + W → K (rápida)
K + Z → 4X (rápida)
01) Se duplicar a concentração de
02) Se duplicar a concentração de
04) A ordem da reação é
Z, a velocidade quadruplica.
Y, a velocidade dobra.
3.
08) Se triplicar simultaneamente as concentrações de
Z
e
Y,
16) A expressão da lei da velocidade da reação é a seguinte:
a velocidade da reação ficará
27
vezes maior.
v = k[Z] ⋅ [Y].
5. (Unesp 2015) Em um laboratório, nas condições ambientes, uma determinada massa de carbonato de cálcio
(CaCO3 ) foi colocada para reagir com excesso de ácido nítrico diluído. Os valores do volume de gás liberado pela
reação com o transcorrer do tempo estão apresentados na tabela.
tempo
(min)
volume de gás
(cm3 )
150
240
300
1
2
3
Escreva a equação balanceada da reação e calcule a velocidade média da reação, em
entre 1 minuto e 3 minutos.
mol ⋅ min−1,
no intervalo
Dado:
Volume molar do
CO2
nas condições ambientes =
25,0 L ⋅ mol−1
6. (Uece 2015) Manchete do jornal o Estado de São Paulo em 23.04.2014: “Gás metano produzido por vacas é usado
para abastecer veículos”. Cientistas argentinos desenvolveram tecnologia para aproveitar o gás metano gerado pelos
bovinos, que tem efeito estufa na atmosfera do planeta.
Pesquisando o gás metano, um grupo de estudantes da UECE realizou, em laboratório, uma combustão e coletou os
dados da tabela abaixo:
(min)
[CH4 ]
(mol L)
[CO2 ]
(mol L)
0
10
20
0,050
0,030
0,020
0
0,020
Tempo
?
Com os dados da tabela, a velocidade média da reação entre
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0
e
20
minutos foi determinada com o valor
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a)
1,2 × 10−3 mol ⋅ L−1 ⋅ min−1 .
Química
b)
0,8 × 10−3 mol ⋅ L−1 ⋅ min−1 .
c)
1,3 × 10−3 mol ⋅ L−1 ⋅ min−1 .
d)
1,5 × 10−3 mol ⋅ L−1 ⋅ min−1 .
7. (Fgv 2015) Os automóveis são os principais poluidores dos centros urbanos. Para diminuir a poluição, a legislação
obriga o uso de catalisadores automotivos. Eles viabilizam reações que transformam os gases de escapamento dos
motores, óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono, em substâncias bem menos poluentes.
Os catalisadores _______ a energia de ativação da reação no sentido da formação dos produtos, _______ a energia
de ativação da reação no sentido dos reagentes e _______ no equilíbrio reacional.
No texto, as lacunas são preenchidas, correta e respectivamente, por:
a) diminuem … aumentam … interferem
b) diminuem … diminuem … não interferem
c) diminuem … aumentam … não interferem
d) aumentam … diminuem … interferem
e) aumentam … aumentam … interferem
8. (Upe 2015) Analise o gráfico a seguir:
Um gráfico desse tipo corresponde à
a) reversibilidade da desidratação/hidratação de um álcool.
b) fusão do gelo produzido com água de coco e com água mineral.
c) ebulição da água destilada sob condições diferentes de pressão.
d) fotossíntese realizada com uma maior e uma menor incidência luminosa.
e) hidrólise da ureia em amônia e dióxido de carbono, com e sem a ação da urease.
9. (Pucmg 2015) Considere uma reação endotérmica que possui uma energia de ativação de
200 kJ.
variação de entalpia de
Com a adição de um catalisador, a nova energia de ativação
INCORRETO afirmar:
a) A reação catalisada inversa possui uma energia de ativação de
600 kJ.
b) A reação inversa da reação não catalisada possui uma energia de ativação de
c) A reação inversa da reação não catalisada absorve
d) A reação catalisada inversa libera
1200 kJ e uma
é de 800 kJ. É
1000 kJ.
200 kJ.
200 kJ.
10. (Pucrj 2015) A reação química entre dois reagentes ocorre de tal forma que, ao se triplicar a concentração do
reagente A, mantendo-se fixa a concentração do reagente B, observa-se o aumento de nove vezes na velocidade
inicial de reação. Por outro lado, a variação da concentração do reagente B não acarreta mudança da velocidade
inicial da reação. Assim, é correto afirmar que a equação geral da lei de velocidade da reação, onde v é a velocidade
k
v =k
inicial e
a)
é a constante de velocidade, é:
b)
v = k [reagente A]
c)
v = k [reagente A ]
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Mapas
Mentais
d)
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Química
v = k [reagente A ]
e)
v = k [reagente A] [reagente B]
11. (G1 - ifsul 2015) Admitindo-se que a pressão sobre os sistemas a seguir é aumentada do frasco 1 para o frasco 4,
sendo que a quantidade de matéria é igual nos quatro frascos, com consequente redução do volume do recipiente,
observe o esquema abaixo:
Em qual deles a velocidade da reação será maior?
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
12. (Ita 2015) Considere uma reação química hipotética representada pela equação
seguintes proposições relativas a essa reação:
I. Se o gráfico de
[X]
X → Produtos.
São feitas as
em função do tempo for uma curva linear, a lei de velocidade da reação dependerá somente da
constante de velocidade.
II. Se o gráfico de
1
[X]
em função do tempo for uma curva linear, a ordem de reação será
III. Se o gráfico da velocidade da reação em função de
[X]
2.
for uma curva linear, a ordem de reação será
1.
2
IV. Se o gráfico da velocidade de reação em função de [X] for uma curva linear, a ordem de reação será
2.
Das proposições acima, esta(ão) CORRETA(S)
a) apenas I.
b) apenas I e II.
c) apenas I, III e IV.
d) apenas III.
e) todas.
13. (Ufsm 2015) Os sais estão presentes nos shows pirotécnicos. Os fogos de artifício utilizam sais pulverizados de
diferentes íons metálicos como, por exemplo, o sódio (cor amarela) e o potássio (cor violeta), misturados com material
explosivo, como a pólvora. Quando a pólvora queima, elétrons dos metais presentes sofrem excitação eletrônica,
liberando a energia na forma de luz.
Sobre a cinética da reação, é correto afirmar:
a) Quanto maior a superfície de contato entre os reagentes, mais rápida é a reação; assim, quanto mais dividido o
reagente sólido, mais a reação será acelerada.
b) A queima dos fogos de artifício é facilitada pelo uso de sais pulverizados, pois estes diminuem a energia de ativação
da reação.
c) A temperatura gerada na queima de fogos de artifício reduz a frequência dos choques entre as partículas de
reagentes, tornando a reação mais rápida.
d) A reação é mais rápida, pois, ao se utilizar o sal pulverizado, a frequência das colisões é menor, favorecendo, assim,
a reação.
e) A pólvora age como um catalisador, diminuindo a energia de ativação total da reação química.
14. (Imed 2015) Assinale a alternativa que contém apenas fatores que afetam a velocidade de uma reação química.
a) Temperatura, superfície de contato e catalisador.
b) Concentração dos produtos, catalisador e temperatura.
c) Tempo, temperatura e superfície de contato.
d) Rendimento, superfície de contato e concentração dos produtos.
e) Rendimento, superfície de contato e temperatura.
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15. (Ufrgs 2015) A possibilidade de reação de o composto A se transformar no composto B foi estudada em duas
condições diferentes. Os gráficos abaixo mostram a concentração de A, em função do tempo, para os experimentos 1
e 2.
Em relação a esses experimentos, considere as afirmações abaixo.
I. No primeiro experimento, não houve reação.
II. No segundo experimento, a velocidade da reação diminui em função do tempo.
III. No segundo experimento, a reação é de primeira ordem em relação ao composto
A.
Quais estão corretas?
a) Apenas I.
b) Apenas II.
c) Apenas III.
d) Apenas I e III.
e) I, II e III.
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
[D]
Quanto maior a temperatura, menor o tempo de formação de
CO2
gasoso, ou seja, maior a velocidade da reação.
Resposta da questão 2:
[B]
2NO(g) + H2(g) → N2O(g) + H2O(g)
Ordem em relação ao reagente NO : 2
Ordem em relação ao reagente H2 : 1
Ordem global : 2 + 1 = 3
Resposta da questão 3:
[D]
As enzimas atuam como catalisadores da reação, o catalisador é uma substância que acelera a reação química
criando rotas alternativas e consequentemente diminuindo a energia de ativação necessária para o seu início.
Resposta da questão 4:
01 + 02 + 04 + 08 = 15.
[01] Correta. A velocidade de uma reação é dada pela etapa lenta. Assim:
v = k ⋅ [Z]2 ⋅ [Y]1
Supondo v = 1 mol / L ⋅ min,
2
teremos:
1
v = k ⋅ [1] ⋅ [1] ⇒ v = 1mol / L ⋅ min,
Z e manter a velocidade de Y :
2
1
v = k ⋅ [2] ⋅ [1] ⇒ v = 4 mol / L ⋅ min
Se duplicar a concentração de
Ou seja, a velocidade irá quadruplicar.
[02] Correta.
v = k ⋅ [Z]2 ⋅ [Y]1
Supondo v = 1 mol / L ⋅ min,
2
teremos:
1
v = k ⋅ [1] ⋅ [1] ⇒ v = 1mol / L ⋅ min,
Se duplicar a concentração de Y e manter a velocidade de Z
v = k ⋅ [1]2 ⋅ [2]1 ⇒ v = 2 mol / L ⋅ min
constante, teremos:
Ou seja, a velocidade irá duplicar.
[04] Correta. A ordem da reação é dada pela soma dos expoentes da expressão da velocidade:
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v = k ⋅ [Z]2 ⋅ [Y]1
Química
2 +1= 3
a
3 ordem.
[08] Correta.
v = k ⋅ [Z]2 ⋅ [Y]1
Supondo v = 1 mol / L ⋅ min,
2
teremos:
1
v = k ⋅ [1] ⋅ [1] ⇒ v = 1mol / L ⋅ min,
Se triplicar a concentração de Z e Y, teremos:
v = k ⋅ [3]2 ⋅ [3]1 ⇒ v = 27 mol / L ⋅ min
[16] Incorreta. A lei da velocidade é dada pela etapa lenta do mecanismo, assim teremos:
v = k ⋅ [Z]2 ⋅ [Y]1
Resposta da questão 5:
Equação balanceada da reação:
CaCO3 (s) + 2HNO3 (aq) → 2H2O(l ) + CO2 (g) + Ca(NO3 )2 (aq).
De acordo com a tabela, vem:
tempo
1 min
2
min
3 min
volume de gás
3
150 cm = 0,15L
240 cm3 = 0,24 L
300 cm3 = 0,30 L
Tempo de 1 minuto ⇒ V = 0,15 L
1 mol
n1 minuto
25 L
0,15 L
n1 minuto = 0,006 mol
Tempo de 3 minutos ⇒ V = 0,30 L
1 mol
n1 minuto
25 L
0,30 L
n1 minuto = 0,012 mol
vmédia =
Δn 0,012 mol − 0,006 mol
=
Δt
3 min− 1 min
vmédia = 0,003 mol / min
Resposta da questão 6:
[D]
v=
(0,020 − 0,050) mol ⋅ L−1
= 0,0015mol ⋅ L−1 ⋅ min−1
(20 − 0) min
v = 1,5 × 10−3 mol ⋅ L−1 ⋅ min−1
Resposta da questão 7:
[B]
Os catalisadores diminuem a energia de ativação da reação no sentido da formação dos produtos, diminuem a energia
de ativação da reação no sentido dos reagentes (criando um caminho alternativo para a reação) e não interferem no
equilíbrio reacional, ou seja, não deslocam o equilíbrio químico.
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Resposta da questão 8:
[E]
Um gráfico desse tipo corresponde à hidrólise da ureia em amônia e dióxido de carbono, com e sem a ação da uréase,
pois a reação é exotérmica (ΔH < 0) e sua energia de ativação diminui na presença do catalisador
(E3 − E2 < E4 − E2 ).
Resposta da questão 9:
[C]
Gabarito Oficial: [D]
Gabarito SuperPro®: [C]
Para uma reação endotérmica (absorve energia) que possui uma energia de ativação de
entalpia de
1200 kJ
e uma variação de
200 kJ , vem:
Com a adição de um catalisador, a nova energia de ativação é de
A reação catalisada inversa possui uma energia de ativação de
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800 kJ :
600 kJ :
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A reação inversa da reação não catalisada possui uma energia de ativação de
A reação inversa da reação não catalisada é exotérmica e libera
A reação catalisada inversa é exotérmica e libera
1000 kJ :
200 kJ :
200 kJ :
Resposta da questão 10:
[C]
Supondo uma velocidade inicial de
1mol L ⋅ s,
se triplicada seu valor será de
3mol L ⋅ s,
se isso acontecer, a
velocidade da reação irá aumentar 9 vezes o valor inicial da velocidade.
Assim, ao triplicar, o valor do reagente A, a velocidade da reação triplica, ou seja, será 9 vezes maior, em um processo
de segunda ordem.
Como o reagente B não interfere na velocidade final da reação ele será de ordem zero.
Assim, a lei de velocidade será:
v = k [reagente A]2 .
Resposta da questão 11:
[D]
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O aumento da pressão no sistema faz com que diminua o volume, com isso a quantidade de choques efetivos
aumenta, e a velocidade da reação que irá resultar na formação de produtos também aumenta. No frasco 4 temos o
menor volume possível.
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Resposta da questão 12:
[E]
Análise das afirmações:
[I] Correta. Se o gráfico de
[X]
em função do tempo for uma curva linear, a lei de velocidade da reação dependerá
somente da constante de velocidade.
Um método geral para obtermos a ordem de uma reação é observarmos o expoente x na equação a seguir.
Velocidade = K[Reagente]x
Se X for igual a 1 a reação será de primeira ordem.
Outro método é gráfico.
Suponhamos uma reação de primeira ordem dada por:
X → produtos
Então, recorrendo ao cálculo, teremos a relação matemática:
K ⎞
⎛
log[X] = ⎜ −
⎟ t + log[X]0
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
ordem, uma reta de inclinação
log[X]
em função de t, obtemos, para uma equação de primeira
K ⎞
⎛
⎜ − 2,303 ⎟ .
⎝
⎠
Observe o gráfico para uma reação de primeira ordem:
[II] Correta. Se o gráfico de
1
[X]
em função do tempo for uma curva linear, a ordem de reação será
Para uma reação de segunda ordem a equação da velocidade é dada por:
2.
Velocidade = K 2 [X]2
A partir do cálculo, verificamos que:
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= K2t +
[X]
onde
[X]0
[X]
é a concentração do reagente no tempo t e
[X]0
é a concentração do reagente em
t = 0.
y = mx + b, percebemos que para uma reação de segunda
ordem o gráfico de 1/[X] (no eixo y) em função de t (no eixo x) será uma reta com inclinação igual a K 2 .
Comparando esta equação com a equação da reta
Observe o gráfico para uma reação de segunda ordem:
A meia vida
t(1 2) de uma reação de segunda ordem não é independente da concentração inicial.
Para a reação:
X → produtos
onde:
Velocidade = K 2 [X]2
a meia vida é dada por:
t1 =
2
onde
[X]0
1
K 2 [X]0
é a concentração inicial do reagente.
[III] Correta. Se o gráfico da velocidade da reação em função de
[X]
[IV] Correta. Se o gráfico da velocidade de reação em função de
[X]2
for uma curva linear, a ordem de reação será
1.
for uma curva linear, a ordem de reação será
2.
Resposta da questão 13:
[A]
[A] Correta. Quanto maior a superfície de contato entre os reagentes, mais rápida é a reação; assim, quanto mais
dividido o reagente sólido estiver, mais a reação será acelerada.
[B] Incorreta. A queima dos fogos de artifício é facilitada pelo uso de sais pulverizados, pois aumenta a superfície de
contato, aumentando a frequência de choques efetivos.
[C] Incorreta. A temperatura gerada na queima de fogos de artifício aumenta a frequência de choques efetivos das
partículas tornando a reação mais rápida.
[D] Incorreta. O sal pulverizado aumenta superfície de contato, com isso a frequência das colisões é maior, o que
favorece a reação.
[E] Incorreta. A pólvora não age como catalisador, pois é consumida durante o processo de queima.
Resposta da questão 14:
[A]
Existem diferentes fatores que podem influenciar na velocidade de uma reação química, como: natureza dos
reagentes, superfície de contato, luz, eletricidade, pressão, temperatura, concentração, catalisador e inibidor. Portanto,
fatores como: concentração de produtos, tempo e rendimento não afetam a velocidade de uma reação química.
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Resposta da questão 15:
[A]
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Análise das afirmações:
[I] Correta. No primeiro experimento, não houve reação, pois a concentração de A permanece constante.
[II] Incorreta. No segundo experimento, a velocidade da reação diminui em função do tempo.
vel =
[A]final − [A]inicial
t − t0
[A]final < [A]inicial ⇒ vel < 0 (diminui)
[III] Incorreta. No segundo experimento, a reação é de primeira ordem em relação ao composto
A, ou seja, vel = k[A].
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