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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 61 da UFG 2027

Prova objetiva · Ciências da Natureza · Química: Energia de ativação e catálise

Os catalisadores presentes no sistema de exaustão automotivo promovem a conversão de gases poluentes em produtos menos nocivos. Um exemplo é a oxidação do monóxido de carbono (\text{CO}) em dióxido de carbono (\text{CO}_2):

\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2\text{(g)} \longrightarrow \text{CO}_2\text{(g)} \quad \Delta H = -283\text{ kJ mol}^{-1}

A representação gráfica do perfil de energia da reação sem e com o uso do catalisador é:

  1. A
    Gráfico de entalpia versus caminho de reação no qual os reagentes têm entalpia mais alta que o produto (processo exotérmico), e a curva pontilhada com catalisador apresenta uma barreira de energia de ativação menor que a curva contínua sem catalisador.
  2. B
    Gráfico de entalpia versus caminho de reação no qual os reagentes têm entalpia mais baixa que o produto (processo endotérmico), com a curva com catalisador apresentando menor energia de ativação que a curva sem catalisador.
  3. C
    Gráfico de entalpia versus caminho de reação no qual os reagentes têm entalpia mais alta que o produto, porém a curva com catalisador apresenta maior energia de ativação que a curva sem catalisador.
  4. D
    Gráfico de entalpia versus caminho de reação no qual os reagentes têm entalpia mais baixa que o produto, e a curva com catalisador apresenta maior energia de ativação que a curva sem catalisador.
  5. E
    Gráfico de entalpia versus caminho de reação no qual reagentes e produtos têm o mesmo nível de entalpia, com a curva com catalisador apresentando menor energia de ativação que a curva sem catalisador.
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Resolução comentada

Para ler o gráfico, é preciso saber duas coisas.

1. Sinal do \Delta H. O \Delta H é a entalpia dos produtos menos a dos reagentes: \Delta H = H_{\text{prod}} - H_{\text{reag}}. Na reação do enunciado, \Delta H = -283\ \text{kJ mol}^{-1}, que é negativo. Logo, a reação é exotérmica e o produto (\ce{CO2}) fica em um nível de entalpia mais baixo que os reagentes (\ce{CO} e \ce{O2}). Isso elimina as alternativas B e D, em que o produto está acima, e a E, em que os dois níveis são iguais (\Delta H = 0).

2. Efeito do catalisador. O catalisador abre um caminho alternativo com menor energia de ativação, ou seja, uma barreira (pico da curva) mais baixa. Ele não altera a entalpia dos reagentes nem a dos produtos e, por isso, não muda o \Delta H. Ele só acelera a reação. A curva com catalisador deve ter, portanto, o pico menor que o da curva sem catalisador, e os mesmos níveis inicial e final. Isso elimina a C, em que o pico com catalisador é maior.

Sobra a figura F1: reagentes acima dos produtos e curva pontilhada (com catalisador) com pico mais baixo que a contínua.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BMostra produto com entalpia maior que a dos reagentes (endotérmica), contrariando \Delta H<0.
  • CEmbora seja exotérmica, mostra o catalisador aumentando a energia de ativação, o contrário do seu efeito.
  • DErra duas vezes: reação endotérmica e catalisador aumentando a energia de ativação.
  • EReagentes e produtos no mesmo nível implicam \Delta H = 0, não -283\ \text{kJ mol}^{-1}.

Assunto: Energia de ativação e catálise.

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Fonte: UFG 2027 · Vespertino. Prova oficial ↗