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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 5 (Química) do ITA 2015

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} = 1,98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 62,4\text{ mmHg L K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9,81\text{ m s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101\ 325\text{ N m}^{-2} = 760\text{ Torr} = 1,01325\text{ bar}
1\text{ J} = 1\text{ N m} = 1\text{ kg 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: 1\text{ bar} ; 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) = sólido . (\ell) = líquido . (g) = gás . (aq) = aquoso . (CM) = circuito metálico . (conc) = concentrado .
(ua) = unidades arbitrárias . [\text{X}] = concentração da espécie química X 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 K 19 39,10
Li 3 6,94 Ca 20 40,08
B 5 10,81 Cr 24 52,00
C 6 12,01 Mn 25 54,94
N 7 14,01 Fe 26 55,85
O 8 16,00 Zn 30 65,38
F 9 19,00 Br 35 79,90
Na 11 22,99 Ag 47 107,90
P 15 30,97 Pt 78 195,08
S 16 32,07 Hg 80 200,59
Cl 17 35,45 Pu 94 238

Considere uma reação química hipotética representada pela equação \ce{X -> Produtos}. São feitas as seguintes proposições relativas a essa reação:

I. Se o gráfico de [\ce{X}] 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 \dfrac{1}{[\ce{X}]} em função do tempo for uma curva linear, a ordem de reação será 2.

III. Se o gráfico da velocidade da reação em função de [\ce{X}] for uma curva linear, a ordem de reação será 1.

IV. Se o gráfico da velocidade de reação em função de [\ce{X}]^2 for uma curva linear, a ordem de reação será 2.

Das proposições acima, está(ão) CORRETA(S)

  1. A
    apenas I.
  2. B
    apenas I e II.
  3. C
    apenas I, III e IV.
  4. D
    apenas III.
  5. E
    todas.
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Resolução comentada

Use a relação entre a ordem da reação e o gráfico que resulta em reta.

  • Ordem 0: v = k e [X] = [X]_0 - kt. O gráfico de [X] por t é reta.
  • Ordem 1: v = k[X] e \ln[X] = \ln[X]_0 - kt. O gráfico de v por [X] é reta.
  • Ordem 2: v = k[X]^2 e \dfrac{1}{[X]} = \dfrac{1}{[X]_0} + kt. O gráfico de 1/[X] por t é reta.

I. Verdadeira. [X] linear com o tempo indica ordem zero, então v = k[X]^0 = k. A velocidade depende somente da constante.

II. Verdadeira. 1/[X] linear com t é a característica da ordem 2.

III. Verdadeira. Se v é linear em [X], então v = k[X] e a ordem é 1. Uma reta que passasse longe da origem não seria proporcional, mas a proposição trata da curva linear de v em [X] como lei v=k[X].

IV. Verdadeira. Se v é linear em [X]^2, então v = k[X]^2 e a ordem é 2.

As quatro proposições estão corretas.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AIgnora que II, III e IV também descrevem corretamente as ordens 2, 1 e 2.
  • BOmite III e IV, que também são corretas: v linear em [X] ou em [X]² dá ordem 1 ou 2.
  • CExclui II, mas 1/[X] linear com o tempo é exatamente a integral da ordem 2.
  • DConsidera só a III e rejeita as demais, que também estão corretas.

Assunto: Lei de velocidade e ordem de reação.

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Fonte: ITA 2015 · Química. Prova oficial ↗