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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 11 (Química) do ITA 2009

Química · Química: Velocidade de reação e fatores que a alteram

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

DEFINIÇÕES
Pressão de 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101325\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr}
1\ \text{N} = 1\ \text{kg}\ \text{m}\ \text{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}\ \text{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}\ \text{L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g}\ \text{mol}^{-1})		 Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g}\ \text{mol}^{-1})
H 1 1,01 Fe 26 55,85
He 2 4,00 Ni 28 58,69
Li 3 6,94 Cu 29 63,55
C 6 12,01 Zn 30 65,40
N 7 14,01 Ge 32 72,64
O 8 16,00 As 33 74,92
Ne 10 20,18 Br 35 79,90
Na 11 22,99 Kr 36 83,80
Mg 12 24,31 Ag 47 107,87
Al 13 26,98 Cd 48 112,41
Si 14 28,09 Sn 50 118,71
S 16 32,07 I 53 126,90
Cl 17 35,45 Xe 54 131,29
Ar 18 39,95 Cs 55 132,91
K 19 39,10 Ba 56 137,33
Ca 20 40,08 Pt 78 195,08
Cr 24 52,00 Pb 82 207,2
Mn 25 54,94 Ra 86 222

Considere a reação química representada pela seguinte equação:

\ce{4 NO2 (g) + O2 (g) -> 2 N2O5 (g)}

Num determinado instante de tempo t da reação, verifica-se que o oxigênio está sendo consumido a uma velocidade de 2{,}4 \times 10^{-2}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}\ \text{s}^{-1}. Nesse tempo t, a velocidade de consumo de \ce{NO2} será de

  1. A
    6{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}\ \text{s}^{-1}.
  2. B
    1{,}2 \times 10^{-2}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}\ \text{s}^{-1}.
  3. C
    2{,}4 \times 10^{-2}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}\ \text{s}^{-1}.
  4. D
    4{,}8 \times 10^{-2}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}\ \text{s}^{-1}.
  5. E
    9{,}6 \times 10^{-2}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}\ \text{s}^{-1}.
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Resolução comentada

A velocidade de consumo de cada substância é proporcional ao seu coeficiente estequiométrico. Na equação \ce{4 NO2 + O2 -> 2 N2O5}, para cada 1\ \text{mol} de \ce{O2} consumido, são consumidos 4\ \text{mol} de \ce{NO2}. Isso vale também para as velocidades, pois elas medem quanto se consome por unidade de tempo.

  1. Relação entre as velocidades:

    \frac{v_{\ce{NO2}}}{4} = \frac{v_{\ce{O2}}}{1}

  2. Substituindo o valor dado para o oxigênio:

    v_{\ce{NO2}} = 4 \times 2{,}4 \times 10^{-2}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}\,\text{s}^{-1}

  3. Cálculo:

    v_{\ce{NO2}} = 9{,}6 \times 10^{-2}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}\,\text{s}^{-1}

O \ce{NO2} é consumido quatro vezes mais rápido que o \ce{O2}, porque a proporção na reação é de 4:1.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa D engana quem usa o coeficiente 2 do N2O5, ou multiplica só por 2, em vez do coeficiente 4 do NO2.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Adivide a velocidade do O2 por 4, invertendo a proporção estequiométrica.
  • Bdivide por 2, como se o NO2 fosse consumido mais devagar que o O2.
  • Cassume velocidades iguais, ignorando os coeficientes da equação.
  • Dmultiplica por 2 (coeficiente do N2O5) em vez de por 4 (coeficiente do NO2).

Assunto: Velocidade de reação e fatores que a alteram.

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Fonte: ITA 2009 · Química. Prova oficial ↗