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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 21 (2º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2004

2º dia · Química: Velocidade de reação e fatores que a alteram

A tabela, a seguir, apresenta os dados da quantidade de reagentes e produtos, ao longo do tempo, para uma reação genérica realizada em três condições, como representado:

\ce{A(s) + B(l) -> C(l)} \qquad \text{(I)}
\ce{A(s) + B(l) ->[\text{catalisador}] C(l)} \qquad \text{(II)}
\ce{A(l) + B(l) ->[\text{catalisador}] C(l)} \qquad \text{(III)}
Quantidade de substância/mol Tempo / s
A B C Reação (I) Reação (II) Reação (III)
1,00 1,00 0 0 0 0
0,75 0,75 0,25 3 2 1
0,50 0,50 0,50 6 4 2
0,25 0,25 0,75 9 6 3
0 0 1,00 12 8 4

a) Esquematize um gráfico da quantidade de produto em função do tempo, para a reação que ocorre com maior velocidade. (2,5 pontos)

b) Considerando que o produto é mais estável que os reagentes, esboce para as reações (I) e (II), um único gráfico de energia em função da coordenada de reação. (2,5 pontos)

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Resolução comentada

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a) A velocidade de cada reação é medida pelo tempo que ela leva para consumir os reagentes. Pela tabela, a reação (I) leva 12 s, a (II) leva 8 s e a (III) leva 4 s. Logo, a reação (III) é a mais rápida: o catalisador diminui a energia de ativação e, como A está líquido, o contato entre os reagentes é maior.

Para a reação (III), os pontos (t,\ n_C) são:

  • (0\ \text{s};\ 0)
  • (1\ \text{s};\ 0{,}25\ \text{mol})
  • (2\ \text{s};\ 0{,}50\ \text{mol})
  • (3\ \text{s};\ 0{,}75\ \text{mol})
  • (4\ \text{s};\ 1{,}00\ \text{mol})

São pontos alinhados, com taxa constante de 0{,}25\ \text{mol/s}. Esboce o eixo horizontal como tempo (s) e o vertical como quantidade de C (mol). O gráfico é uma reta crescente que sai da origem e chega a 1{,}00 mol em 4 s, e depois fica em um patamar (reagentes esgotados).

Gráfico: reta crescente de (0;\ 0) até (4\ \text{s};\ 1{,}00\ \text{mol}), seguida de patamar em 1{,}00 mol.

b) Como o produto é mais estável que os reagentes, ele tem energia menor. A reação é, portanto, exotérmica, com \Delta H<0. O eixo vertical é a energia e o horizontal é a coordenada de reação.

O gráfico único das reações (I) e (II) tem:

  1. Os reagentes (A + B) em um patamar de energia mais alto, à esquerda, e o produto C em um patamar mais baixo, à direita. Esses patamares são os mesmos nas duas reações, pois o catalisador não altera \Delta H.
  2. Duas curvas que saem dos reagentes, passam por um máximo (complexo ativado) e chegam ao produto.
  3. A curva da reação (I), sem catalisador, tem pico mais alto, ou seja, maior energia de ativação, e por isso a reação é mais lenta (12 s).
  4. A curva da reação (II), com catalisador, tem pico mais baixo, ou seja, menor energia de ativação, e por isso a reação é mais rápida (8 s).

Gráfico: dois patamares iguais (reagentes acima, produto abaixo, \Delta H<0), com duas curvas entre eles: a de (I) com pico mais alto e a de (II) com pico mais baixo, de modo que E_{a}(\text{II})<E_{a}(\text{I}).

Assuntos: Velocidade de reação e fatores que a alteram, Energia de ativação e catálise.

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Ver como caiu na prova Questão 21 no caderno Grupo 1 da 2ª etapa da UFG 2004

Fonte: UFG 2ª etapa 2004 · 2º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗

Nos cadernos: Grupo 1, questão 21Grupo 2, questão 9