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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 8 (Química) do ITA 2008

Química · Química: Lei de velocidade e ordem de reação

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\text{ C mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\text{ L (CNTP)}
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 62{,}4\text{ mmHg L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\text{ m s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão = 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101325\text{ Nm}^{\mathbf{-2}} = 760\text{ Torr}
1\text{ N} = 1\text{ kg m s}^{-2}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\text{ mmHg}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}.
Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C}, 1\text{ atm}, concentração das soluções: 1\text{ mol L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) ou (c) = sólido cristalino; (l) ou (\ell) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (graf) = grafite; (CM) = circuito metálico; (conc) = concentrado; (ua) = unidades arbitrárias; [A] = concentração da espécie química A em \text{mol L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g mol}^{-1})		 Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g mol}^{-1})
H 1 1,01 Cl 17 35,45
Be 4 9,01 K 19 39,10
B 5 10,81 Ca 20 40,08
C 6 12,01 Fe 26 55,85
N 7 14,01 Cu 29 63,55
O 8 16,00 Zn 30 65,39
F 9 19,00 As 33 74,92
Na 11 22,99 Br 35 79,91
Mg 12 24,31 Ag 47 107,87
Al 13 26,98 Cd 48 112,41
P 15 30,97 Sn 50 118,71
S 16 32,06 I 53 126,90
Pt 78 195,08

O processo físico de transformação do milho em pipoca pode ser um exemplo de reação química. Se for assim entendido, qual é a ordem dessa reação, considerando um rendimento do processo de 100%?

  1. A
    zero
  2. B
    um
  3. C
    dois
  4. D
    três
  5. E
    pseudozero
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Resolução comentada

No modelo cinético proposto pela questão, cada grão se transforma em pipoca independentemente dos demais. Não é necessário que dois ou mais grãos se encontrem para que a transformação aconteça.

Mantidas as condições de aquecimento, a ideia é que cada grão ainda não estourado tenha a mesma probabilidade de estourar em certo intervalo de tempo. Assim, quanto mais grãos restarem, maior será o número de estouros por unidade de tempo.

Se N representa a quantidade de grãos ainda não estourados, a velocidade pode ser escrita como:

v=-\frac{dN}{dt}=kN.

A ordem da reação é o expoente da quantidade de reagente na lei de velocidade. Como N aparece elevado a 1, o processo é de primeira ordem nesse modelo.

O rendimento de 100\% indica que todos os grãos podem se transformar em pipoca, sem perdas; ele não é o expoente da lei de velocidade. Rigorosamente, a ordem é uma propriedade experimental, mas a interpretação esperada aqui é a de transformações individuais e independentes.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AOrdem zero exigiria uma velocidade independente da quantidade de grãos ainda não estourados.
  • CSegunda ordem exigiria dependência quadrática, ausente no modelo de transformação independente dos grãos.
  • DTerceira ordem exigiria dependência cúbica, que não descreve o modelo considerado.
  • ENão há uma condição que torne a velocidade aparentemente independente da quantidade de grãos restantes.

Assunto: Lei de velocidade e ordem de reação.

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Fonte: ITA 2008 · Química. Prova oficial ↗