Cinética química: energia de ativação e mecanismos de reação

Química, 2ª série: Cinética química: energia de ativação e mecanismos de reação

1. O diagrama representa a variação de energia ao longo de uma reação química.

   

   A energia de ativação e a variação de entalpia (ΔH) dessa reação são, respectivamente,

   1. a50 kJ/mol e −20 kJ/mol
   2. b100 kJ/mol e −30 kJ/mol
   3. c100 kJ/mol e +30 kJ/mol
   4. d130 kJ/mol e −30 kJ/mol
   5. e150 kJ/mol e −30 kJ/mol

2. O diagrama compara o caminho de uma mesma reação sem catalisador e com catalisador.

   

   Com base no diagrama, a adição do catalisador

   1. adiminui a energia de ativação de 100 para 60 kJ/mol e não altera o ΔH, que continua −30 kJ/mol
   2. bdiminui a energia dos reagentes de 50 para 20 kJ/mol, sem alterar a energia de ativação
   3. caltera a energia dos produtos, que passa de 20 para 110 kJ/mol, o que torna a reação endotérmica
   4. daumenta a energia de ativação de 60 para 100 kJ/mol, o que torna a reação mais lenta
   5. ediminui o ΔH de −30 para −70 kJ/mol, tornando a reação mais exotérmica e mais rápida

3. A reação NO₂(g) + CO(g) → NO(g) + CO₂(g), que ocorre em gases de escapamento, acontece em duas etapas:

   Etapa 1 (lenta): 2 NO₂ → NO₃ + NO

   Etapa 2 (rápida): NO₃ + CO → NO₂ + CO₂

   A lei de velocidade dessa reação é

   1. av = k[NO₃][CO]
   2. bv = k[NO][CO₂]
   3. cv = k[NO₂][CO]
   4. dv = k[NO₂]²
   5. ev = k[NO₂]²[CO]

4. No experimento conhecido como "pasta de dente de elefante", a decomposição da água oxigenada é acelerada por íons iodeto (I⁻), segundo o mecanismo:

   Etapa 1 (lenta): H₂O₂ + I⁻ → H₂O + IO⁻

   Etapa 2 (rápida): H₂O₂ + IO⁻ → H₂O + O₂ + I⁻

   Sobre esse mecanismo, é correto afirmar que

   1. ao IO⁻ atua como catalisador, o I⁻ é um intermediário e a equação global é H₂O₂ → H₂O + O₂
   2. bo I⁻ é consumido na reação e aparece como reagente na equação global 2 H₂O₂ + I⁻ → 2 H₂O + O₂
   3. co O₂ atua como intermediário, pois aparece só na segunda etapa, e o I⁻ é um produto da reação
   4. das duas etapas têm a mesma velocidade, e a lei de velocidade depende só da concentração de IO⁻
   5. eo I⁻ atua como catalisador, o IO⁻ é um intermediário e a equação global é 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

5. O gráfico mostra como varia a concentração de um medicamento no sangue de um paciente após uma dose única. A eliminação segue uma cinética em que a concentração cai à metade sempre no mesmo intervalo de tempo.

   

   O tempo necessário, após a dose, para que a concentração chegue a 10 mg/L é de

   1. a4 h
   2. b8 h
   3. c12 h
   4. d16 h
   5. e32 h

6. Uma regra prática, válida para muitas reações perto da temperatura ambiente, diz que a velocidade da reação dobra a cada aumento de 10 °C. Uma reação de oxidação de um alimento leva 80 minutos para consumir certa quantidade de reagente a 20 °C. Segundo essa regra, a 40 °C, o mesmo consumo levaria cerca de

   1. a10 min
   2. b20 min
   3. c40 min
   4. d60 min
   5. e160 min

7. A lactase é a enzima que catalisa a hidrólise da lactose, o açúcar do leite, em glicose e galactose. Na maioria dos mamíferos, a produção de lactase diminui muito após o desmame. Em algumas populações humanas com longa tradição de criação de animais leiteiros, como certos povos da Europa e da África, tornaram-se frequentes variantes genéticas que mantêm a lactase ativa na vida adulta. Uma análise que relaciona corretamente a Química e a evolução humana é:

   1. aa lactase desloca o equilíbrio da hidrólise para os reagentes, e a seleção natural eliminou essa enzima em todas as populações de pastores
   2. ba lactase só atua em temperaturas acima de 60 °C, e por isso as populações que ferviam o leite desenvolveram variantes genéticas da enzima
   3. ca lactase é consumida na hidrólise da lactose, e por isso apenas as populações que bebiam pouco leite mantiveram a enzima ativa na idade adulta
   4. da lactase diminui a energia de ativação da hidrólise da lactose, e a seleção natural favoreceu adultos capazes de digerir o leite onde ele era alimento importante
   5. ea lactase aumenta o ΔH da hidrólise da lactose, e os adultos passaram a produzir a enzima por se esforçarem para beber leite todos os dias ao longo de toda a vida

8. Moinhos de trigo e silos de grãos exigem sistemas de ventilação e controle rigoroso de faíscas, porque nuvens de pó de farinha ou de amido em suspensão no ar podem explodir. Um bloco de madeira ou um saco fechado de farinha, por outro lado, queima lentamente. Do ponto de vista da cinética química, o risco de explosão se deve

   1. aà enorme superfície de contato das partículas finas com o oxigênio do ar
   2. bà diminuição da quantidade de oxigênio no interior do moinho fechado
   3. cao aumento da massa total de combustível quando a farinha está em pó
   4. dà presença de um catalisador natural no trigo que só atua quando ele está em pó
   5. eà menor energia de ativação da farinha em pó em relação à farinha ensacada

9. Um catalisador aumenta a velocidade da reação direta, mas não altera a velocidade da reação inversa.

   (   ) Verdadeiro   (   ) Falso

10. Na demonstração da "pasta de dente de elefante", mistura-se água oxigenada com detergente e, em seguida, adiciona-se uma solução de iodeto de potássio (KI). Forma-se rapidamente uma grande coluna de espuma, e o recipiente esquenta.

    a) Usando o conceito de energia de ativação, explique por que, sem o KI, quase nada acontece no mesmo intervalo de tempo.

    b) Que resultado se espera se a demonstração for repetida com água oxigenada mais concentrada? Justifique pela teoria das colisões.

    c) Cite um cuidado de segurança necessário nessa demonstração.

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