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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 14 (Química) do ITA 2010

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}\ \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} (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} = 101\ 325\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr}
1\text{J} = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\ \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) = sólido. (\ \ell\ ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (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 Cr 24 52,00
B 5 10,81 Fe 26 55,85
C 6 12,01 Ni 28 58,69
N 7 14,01 Cu 29 63,55
O 8 16,00 Zn 30 65,40
Na 11 22,99 Sr 38 87,62
P 15 30,97 Ag 47 107,87
S 16 32,07 I 53 126,90
Cl 17 35,45 W 74 183,84
Ar 18 39,95 Pt 78 195,08
K 19 39,10 Au 79 196,97
Ca 20 40,08 Pb 82 207,2

Assinale a opção que apresenta a afirmação CORRETA sobre uma reação genérica de ordem zero em relação ao reagente X.

  1. A
    A velocidade inicial de X é maior que sua velocidade média.
  2. B
    A velocidade inicial de X varia com a concentração inicial de X.
  3. C
    A velocidade de consumo de X permanece constante durante a reação.
  4. D
    O gráfico do logaritmo natural de X versus o inverso do tempo é representado por uma reta.
  5. E
    O gráfico da concentração de X versus tempo é representado por uma curva exponencial decrescente.
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Resolução comentada

Em uma reação de ordem zero em relação a X, a lei de velocidade é v = k[\text{X}]^0 = k. A velocidade não depende da concentração de X, e por isso é constante ao longo da reação (enquanto houver X).

A integração dá:

[\text{X}] = [\text{X}]_0 - kt

Isso é uma função afim do tempo. O gráfico de [\text{X}] versus t é uma reta decrescente de inclinação -k, e não uma curva exponencial.

Análise das alternativas:

  1. Como a velocidade é constante, a velocidade inicial é igual à velocidade média, e não maior. Isso descarta (A).
  2. A velocidade não depende de [\text{X}], nem da concentração inicial. Isso descarta (B).
  3. A velocidade de consumo de X é k o tempo todo. Isso confirma (C).
  4. O gráfico de \ln[\text{X}] versus 1/t não é reta em nenhuma ordem simples. Em ordem 1, \ln[\text{X}] versus t é reta; em ordem 2, 1/[\text{X}] versus t é reta. Isso descarta (D).
  5. A curva exponencial decrescente é característica da ordem 1. Isso descarta (E).

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ACom velocidade constante, a velocidade inicial é igual à média, não maior.
  • BEm ordem zero a velocidade independe da concentração de X, inclusive da inicial.
  • DO gráfico de ln[X] contra 1/t não é reta; em ordem 1 a reta é ln[X] contra t.
  • EA curva exponencial decrescente é da ordem 1; na ordem zero o gráfico é uma reta.

Assunto: Lei de velocidade e ordem de reação.

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Fonte: ITA 2010 · Química. Prova oficial ↗